专家认为,太空实验室可能是找到运动神经元病治疗方法的关键。
太空是新药和疫苗研发的下一个前沿领域,因为其独特条件允许进行新颖实验并可能取得突破性进展。
制药公司已开始投资建设轨道实验室项目,科学家们也已在国际空间站(ISS)上进行了实验。
加州大学圣地亚哥分校的阿利松·穆奥特里教授将于12月在圣地亚哥举行的运动神经元病协会(MNDA)年度研讨会上发表斯蒂芬·霍金纪念演讲,主题为太空环境对人类脑细胞的影响。
他告诉《每日电讯报》,通过太空研究找到该疾病的治愈方法“极有可能”。
“太空能加速人类脑细胞的衰老过程,将研究时间压缩至实用范围,”他表示。
“目前我们缺乏与年龄相关的运动神经元病人类模型,而这一策略可能提供有效解决方案。”
科学家们在太空培育迷你大脑以观察其变化
美国塞达斯-西奈医疗中心再生医学研究所执行主任克利夫·斯文森(Clive Svendsen)领导了在太空培育迷你大脑的研究项目。
这位35年前从剑桥移居美国的英国科学家是肌萎缩侧索硬化症(ALS)研究领域全球权威,该疾病是运动神经元病(MND)最常见类型。
他对《每日电讯报》表示:“过去四五年间,我们已与SpaceX及多家将细胞送入国际空间站的公司展开合作。
我们对此产生兴趣的原因在于,实验室的核心方向之一是诱导多能干细胞(iPS)技术。”
这些干细胞可在实验室转化为其他类型细胞,斯文森团队专注于将其培育为脑细胞以研究ALS疾病。
他补充道:“我们的设想是,在微重力环境下培育这些细胞能自动形成更优质的细胞群落。
宇航员协助我们在太空完成了制造,细胞形成了完美的悬浮状态。
即将发表的论文将证实:太空环境能高效生产iPS细胞,其悬浮生长方式与地球环境截然不同且效率显著提升。
我们现已将样本带回地球测试,以观察太空制造是否会产生长期影响。”
模拟病变细胞
但在太空开展此项研究的额外优势在于,辐射和失重状态能使脑组织加速老化,从而模拟ALS患者体内的病变细胞。
斯文森教授解释道:“太空存在阴阳两面性。
阳面是太空可能优化细胞制造工艺——我们现有任务中,国际空间站已部署细胞样本,正等待宇航员执行实验——当不受重力约束时,脑组织的形成过程将发生根本变化。
众多研究者正致力于此,其原理类似于《西部世界》中的3D生物打印。
重力消失将彻底改变生物学规律,效果令人惊叹。
但阴面是宇航员因微重力产生的各类异常副作用,本质上属于早衰现象,例如骨质变脆。
我们关注ALS的原因在于:正利用太空加速细胞老化。
我们将ALS患者的类器官送入太空,期望观察到更显著的疾病表型——即运动神经元及细胞的死亡过程。
加速老化与潜在的类器官生长优化形成双重效益。
我们计划由塞达斯-西奈医疗中心联合商业航天公司,尽快部署专用卫星开展此类地表无法实现的实验。”
太空可在数日内重现数十年生命磨损过程——沙恩·金布罗
运动神经元病协会首席科学家布赖恩·迪基(Brian Dickie)向《每日电讯报》表示:“将细胞送入太空后,宇宙辐射会损伤DNA链等结构,加速细胞老化进程。
因此我们有机会加速神经退行性病变——干细胞研究虽能将皮肤细胞转化为神经细胞,但需在培养皿中模拟数十年生命历程,而太空环境或可在30天内实现。”
太空环境能在数日内重现数十年的生命磨损过程,使细胞表现得如同四五十岁人群的细胞状态。
神经细胞在人体内永不再生,一旦受损便无法替代,科学家需要这些老化病变的迷你大脑模型,才能真实观察运动神经元病患者脑部变化并寻找治疗方案。
斯文森教授希望这种阴阳策略能推动运动神经元病治疗突破,并认为该疾病或将成为首个主要在轨道空间站攻克的病症。
此类研究也可能引发百年来最重大的科研范式转变——科学家将转移至轨道实验室和太空站开展工作。
“国际空间站将在三四年内退役,我们将进入商业空间站新时代,”他表示。
“美国国家航空航天局(NASA)和英国航天机构将租赁这些本质上如同大型酒店的商业卫星空间。
其中部分‘太空酒店’将配备分子测序仪、组织培养罩等地球研发的全套设备。
我预测未来将出现地球无法实现的技术突破,例如利用干细胞3D打印器官或干细胞技术——这将成为太空研究的核心方向。
百年后,太空‘优步’将常态化运行,人类往返太空将毫无障碍,相关技术正在加速成熟。”
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