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天舟一号实验探索人类能否在太空生育后代

时间:2017年04月25日 信息来源:新华社 点击: 【字体:

太空宝宝(贺萌绘图)

新华社北京4月21日新媒体专电(记者喻菲)随着越来越多的航天员进入太空,人类不断刷新在太空中的驻留时间,载人火星探测计划也在讨论中,人们进而关心一个问题:未来人类能否离开地球在太空长期生存,并在太空繁衍后代?


科学家将在天舟一号货运飞船上,首次在太空开展人胚胎干细胞分化为生殖细胞的实验,研究太空环境对人类生殖的影响,探索人类在太空生育后代的可能性。


该项目负责人、清华大学医学院教授纪家葵说,这是一项史无前例的研究,目的是阐明太空微重力环境下生殖细胞发育与成熟的基本规律,探索胚胎干细胞分化的分子机制,从而为克服空间环境对人类生殖可能带来的影响提供理论依据和技术支持,并为胚胎干细胞分化研究提供新的实验模型。


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科学家建立体外分化体系研究人生殖细胞发育


这位马来西亚华裔科学家说:“研究微重力对人类生殖功能的影响,特别是对干细胞的分化和生殖细胞成熟机制的影响尤为重要,这不仅有利于为人类太空探索提供安全保障,也为人类的医学研究提供必要的理论基础。”


人类如果离开地球在太空繁育后代会面临什么困难?


专家说,已知的空间环境中,微重力、辐射以及强磁场环境对人类的影响最大,而在这些因素当中,微重力的影响尤为明显。


纪家葵说,在细胞层面,微重力有可能会对细胞分裂产生影响。生物体的细胞中有许多有机化学大分子,这些大分子在相互作用时,需要一些物理力,这些物理力会多大程度受到微重力的影响,科学家还没有系统性了解。


据介绍,为了最大程度减少太空微重力环境对航天员可能造成的伤害,美国、苏联/俄罗斯和欧洲空间局利用有人和无人飞船以及空间站、航天飞机等进行了大量的动物航天实验,为空间生物学提供了许多宝贵资料。但有关空间微重力对人体生殖能力影响的研究尚处于初级阶段,研究结果尚不多。现有的结果主要是通过短期检测航天员生殖激素水平,间接分析太空微重力对人类生殖健康的影响。


纪家葵说,由于实验要求对航天员的健康检测都是无创伤性的,因此只能取一些航天员体液、血液样本,但是要直接研究航天员的生殖细胞非常困难。因此,需要构建一个体外平台来对生殖细胞做研究。纪家葵选择了用人的胚胎干细胞来分化成生殖细胞。


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科学家实验体外分化人干细胞为卵泡


据介绍,纪家葵团队曾于2009年在权威学术刊物《自然》杂志上发表文章,介绍了在世界上首次用人的胚胎干细胞分化培育出原始生殖细胞以及类精子细胞。目前该团队正在开展人胚胎干细胞分化为类卵子细胞的实验。


纪家葵说:“人的干细胞首先能分化出原始生殖细胞,继续分化一段时间才能达到类精子和类卵子的阶段。越往后越困难,因为细胞分化时间越长,对实验条件的要求就越高。”


虽然国际上也有其他科学家做过类似的实验,但是都没有使人生殖细胞分化到这样成熟的阶段。2015年英国科学家与以色列科学家合作,用人的干细胞分化出原始生殖细胞。2016年日本科学家用小鼠的干细胞分化出类卵细胞。


“由于实验中细胞是在体外培养的,尽管按照很多科学指标对比,这些体外培养出的细胞与体内细胞非常接近,但只能称为类精子和类卵子,因为还不能完全验证它们是否具有完全等同于精子或卵子的功能。”纪家葵说。


他说,由于航天飞行条件限制,在细胞和分子层面所做的干细胞分化研究工作还比较少。至今,绝大部分有关空间细胞生物学和分子生物学的研究是在模拟微重力环境下进行的。在真实太空环境中研究人类胚胎干细胞的分化仍是空白,太空微重力对人类胚胎干细胞分化和人类生殖细胞形成的影响尚未涉及。


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干细胞的潜在医疗价值


纪家葵说:“在地面实验中,人胚胎干细胞一般经过6天培养就能得到原始生殖细胞,大约经过两周能分化为类精子和类卵子。这次在天舟一号上的实验持续30天,太空实验中的胚胎干细胞能分化到什么阶段,目前还是未知的。在微重力环境下,我们不知道细胞分化是不是会比地面重力条件下延迟,如果减慢会相差多少。我们的目标是至少看到原始生殖细胞第一个阶段的出现。”


他解释说,实验人员将遥控在天舟一号上由中国科学院上海技术物理研究所研制的空间生物反应器,定期更换含有不同诱导因子的培养液,诱导人胚胎干细胞分化为生殖细胞,根据传输回地面的实时显微成像,与地面对照组比较,分析生殖细胞诱导效率和形态特征。


(作者:喻菲)
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