原標題:我們在“天舟一號”研究骨質(zhì)疏松

王金福教授(中)和學生在海南文昌發(fā)射中心合影

這個“五一”假期,浙江大學生命科學學院王金福教授和他領導的團隊很忙碌。原來,4月27日晚,中國第一艘貨運飛船“天舟一號”飛行任務取得圓滿成功,空間實驗室飛行任務實現(xiàn)完美收官。其中搭載的人骨髓間充質(zhì)干細胞實驗,正出自王金福團隊之手。這一項實驗將能夠解答在太空微重力環(huán)境下人體骨鈣的流失機制,為科學家找出骨質(zhì)疏松的預防和治療方案。

宇航員易患“骨質(zhì)疏松”

宇航員這個職業(yè)有諸多風險,遭受嚴重的骨質(zhì)疏松就是其中之一。研究發(fā)現(xiàn),微重力環(huán)境中,航天員每月平均有0.5%至2%的骨質(zhì)丟失,宇航員在太空中一個月的骨質(zhì)流失丟失相當于孕婦近一年的骨質(zhì)流失。回到地球后,航天員骨質(zhì)恢復時間要長于飛行時間2至3倍,甚至不能完全恢復。

“宇航員在太空會出現(xiàn)明顯的骨質(zhì)變化,表現(xiàn)類似于骨質(zhì)疏松。”王金福對本報記者表示,正常人體內(nèi)的骨質(zhì)總是保持著動態(tài)平衡,生成量和流失量基本一致。宇航員的骨質(zhì)疏松有兩方面原因,一是骨丟失增加,二是骨生成能力減少。

本次在“天舟一號”上開展的太空干細胞實驗,旨在更細致地揭示人體干細胞定向分化為骨細胞的過程,這個過程在太空這樣的微重力環(huán)境下會發(fā)生顯著的變化。

其實,去年4月份,王金福團隊就將一批人骨髓間充質(zhì)干細胞送上“實踐十號”返回式科學實驗衛(wèi)星。研究發(fā)現(xiàn),微重力環(huán)境下,人骨髓間充質(zhì)干細胞定向分化骨細胞的能力被抑制,反而轉(zhuǎn)向分化為脂肪細胞。

“為什么生成骨細胞的能力會降低?通俗一點講,就是由于細胞內(nèi)指令發(fā)生變化,不會引導骨細胞的生成,而去引導脂肪細胞分化。”王金福說。

對照實驗反映細胞變化

4月27日晚,天舟一號飛行任務取得圓滿成功,空間實驗室飛行任務實現(xiàn)完美收官。王金福團隊開始對傳輸回地球的人骨髓間充質(zhì)干細胞太空影像進行觀察分析。

與去年有所不同,本次實驗實現(xiàn)了太空影像的實時傳輸。“通過實時傳輸,我們觀察到,在太空環(huán)境下的細胞形態(tài)的變化,以及細胞內(nèi)蛋白分布的變化,而這些變化正是影響細胞內(nèi)指令發(fā)生變化的重要因素。”王金福說,這次太空實驗,可以反映出細胞外的力學信號變化如何影響細胞內(nèi)的化學信號變化。

在太空實驗過程中,研究人員同時在地面實驗室進行了相關對照實驗。據(jù)王金福介紹,在地球上,細胞受到力的作用,細胞內(nèi)部的蛋白會聚集形成黏著斑,形成斑點,數(shù)量比較多。而實驗發(fā)現(xiàn),在太空環(huán)境中,蛋白黏著斑數(shù)量很少且斑點很小。

“這說明失重環(huán)境導致關鍵蛋白分布產(chǎn)生變化。”王金福表示,通過兩次試驗,課題組初步判定,在空間失重環(huán)境條件下,微重力會導致干細胞分化成骨細胞的能力降低。

研究成果將造福大眾

為探索太空而發(fā)展出的科學技術亦能造福普通人。隨著中國人口的日益老齡化,老年性疾病特別是骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病率也在同步增長。科學家預計,2050年中國骨質(zhì)疏松癥病人將激增至2億多人,占人口的13.2%。

專家介紹,骨質(zhì)疏松被稱為“無聲殺手”,早期患者無癥狀,一旦出現(xiàn)癥狀,骨鈣常常丟失達50%以上。骨質(zhì)疏松癥伴有骨脆性增加,易于發(fā)生骨折,是目前世界上絕經(jīng)后婦女、中老年人中發(fā)病率、死亡率及保健費用消耗較高的疾病之一。

“通過了解骨質(zhì)疏松的分子機制,對骨質(zhì)疏松預防和有效治療具有指導意義,同時針對分子靶點,還可以進行靶向性藥物的研發(fā)。”王金福表示,下一步,科學家將在實驗基礎上找到治療靶點,探索骨質(zhì)疏松的預防和治療方案。