編者按
本文由「時光派研究院」譯自2020太空生物制造研讨會（The 2020 Biomanufacturing in Space Symposium）就宇宙微重力環境對衰老和疾病研究影響的探讨，原文發表在頂級科研期刊《Cell》子刊上。
太空生物制造研讨會，主要關注太空領域的相關生物分子和生物材料的商業開發和轉化，最終用于臨床前和臨床治療。随着近年來航天科技的發展，擁有獨特微重力環境的近地軌道成了新型“實驗室”，越來越多的科學研究在太空中開展，其中就包括對衰老和許多疾病的研究。為何我們要在太空中開展相關研究？這對衰老和相關疾病有何影響？目前我們取得了哪些成果？讓我們一起來看一看。
原文連結:
https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.12.001
我們之前曾經介紹過，世界首富埃隆·馬斯克（Elon Musk）一心星辰大海，不愛抗衰長壽（《世界首富也催生？馬斯克：抗衰不如生小孩，活到100歲就夠了！》）。但最新研究表明，如果不解決衰老相關的問題，馬斯克的“火星夢”根本無從談起，因為太空環境會給宇航員帶來了一些意料之外的影響。
許多相關研究發現，太空中的微重力會使宇航員的身體系統發生一系列變化，出現心血管功能退化、骨骼肌萎縮、骨質流失和免疫功能障礙等問題。這與衰老導緻的症狀十分相似，卻又不像衰老那樣需要幾年甚至幾十年才能顯現出來，一切往往在短短數周之内悉數發生，似乎微重力為機體的衰老按下了加速鍵。
這固然威脅到了宇航員的身體健康，卻也為研究衰老、疾病、幹細胞帶來了新的機遇，掀起了在太空微重力環境中開展相關研究的浪潮。
圖注：國際空間站美國國家實驗室在太空中開展的幹細胞研究
危險成機遇
No.1
肌肉萎縮
在太空中的微重力條件下，宇航員骨骼肌流失速度會加快，這意味着研究人員能在更短的時間内地觀測到肌肉萎縮等疾病的發展過程。
目前，各國在太空中開展了多項研究，探究微重力環境下齧齒動物肌肉萎縮的機制，探究肌少症等疾病的治療靶點，并測試各種可能療法的治療效果，有望發現新的藥物作用途徑。
No.2
心髒變化
受微重力影響，宇航員心髒的生理機能、結構和功能會在短時間内發生巨大變化。長期處在微重力環境中，心髒會為了适應外部環境發生變化，導緻宇航員傳回地球後，心髒反而難以适應正常的重力條件，出現直立不耐受等症狀。
好在脫離微重力環境後，宇航員心髒的大部分變化都能恢複至正常水準。有研究表明，在太空生活了6個月-1年的宇航員，回到地球後患心血管疾病的幾率不會增加。
圖注：太空飛行會使心髒和動脈發生與加速衰老相似的變化
研究人員在二維幹細胞模型、三維組織工程模型、類器官模型中，通過微重力誘導心血管表型發生急劇變化，并設法逆轉這種變化。
研究發現，微重力會從細胞層面上改變心髒的基因表達和功能。此外，許多心髒問題是心髒再生能力有限，無法修複損傷導緻的，但在太空中培養的心髒祖細胞，由于機械轉導途徑和細胞骨架組織的改變，增殖和遷移的能力得到增強，有望提升心髒修複能力。
No.3
骨關節炎
微重力不僅會加速骨骼肌流失，還會加速骨質流失，長期處在這樣的環境中甚至會影響骨骼完整性，使宇航員出現類似骨質疏松的症狀。此外，因為地球和太空之間的重力差異，宇航員的關節軟骨負荷也随之出現改變，這樣的變化可能會加劇軟骨破壞，導緻骨關節炎等疾病。
因為微重力會加快骨關節炎等疾病發展，更便于科學家觀測和開展研究。目前，國際空間站正在對創傷後骨關節炎模型進行研究，探究治療相關疾病的新途徑，測試潛在治療幹預措施的效果。
No.4
衰老
長期的太空飛行，會使宇航員出現端粒長度改變、DNA損傷等變化，二者都是與衰老密切相關的因素。與地球上的人類機體衰老相比，太空中發生的衰老相關變化往往更為劇烈，時間跨度更短，便于開展相關研究。
例如，NASA發現在國際空間站待了一年的宇航員斯科特·凱利（Scott Kelly），執行任務期間他的白細胞端粒長度得到延長，傳回地球後端粒長度又恢複至去往太空前的水準。然而，在之後的幾個月中，凱利體内的端粒長度急劇縮短，許多端粒消耗殆盡。
圖注：斯科特·凱利（右）和他的雙胞胎兄弟
因為端粒的縮短和丢失與衰老、心血管疾病、癌症等疾病密切相關，是以凱利體内的端粒長度變化，很可能為治療這些疾病提供了一個新的靶點。
幹細胞研究
除了上述在太空中建立相關疾病模型進行研究之外，太空微重力環境還為一個領域帶來了前所未有的機遇：幹細胞及幹細胞衍生産品。
幹細胞可以變為身體需要的任何組織，對受損的細胞進行保護、修複、甚至替換。從理論上來說，成熟的幹細胞療法近乎能夠複原衰老在人體中造成的任何損害，是最有可能把人類帶向永生的生物技術。
但目前幹細胞療法尚不成熟，例如如何控制幹細胞的增殖進而避免惡性良性腫瘤，如何控制幹細胞的分化和效果等等，都是亟需解決的問題，而太空中的微重力則帶來了新的破題思路。
空間站中培養出來的間充質幹細胞（MSCs），與比地球上的MSCs相比，免疫抑制能力更高，在創傷性腦損傷模型中的治療效果更為顯著。研究人員還發現，微重力環境微有助于幹細胞培養，能夠在短時間内大批量生産幹細胞。
此外，在地球上的研究表明，培養條件和細胞來源的差異也會對幹細胞分化産生重大影響。在太空中的研究也表明，在微重力條件下培養出的幹細胞的分化出現了較大差異，但囿于實驗條件、所用裝置和細胞來源不一，目前還無法從這些研究中推斷出可信的結論，仍待進一步研究。
總的來說，科學研究的顯著進步和航天技術的指數級發展，為在太空中開展科學研究鋪平了道路。
以抗衰為宗旨的時光派也與航天公司火箭派達成合作，簽署了空間生物科技項目戰略協定，加入了這股宇宙+抗衰研究的浪潮。在太空無法複刻的微重力環境下，我們有可能制造出和地球上完全不同的生物活性分子，甚至能把一些在地球上失敗的研究項目重新撿起來，這将給抗衰行業都帶來另一個次元的全新機遇。
盡管太空科學研究也面臨一些問題，例如在太空中取得的研究成果在地球上是否适用，如何使相關研究商業化進而可長期發展下去等等。
但無論前面有多少困難，我們相信未來正如研究人員所說的那樣：“在接下來五年内，我們将以在地球上無法做到的方式在宇宙中制造細胞群組織。雖然相關研究探索才剛剛起步，但我們正在把科幻小說變成現實。”
*時光派于上月15日攜手長壽科技産業大咖、年度重磅科研負責教授舉辦了2022衰老幹預論壇。盡自己所能為讀者獻上了一場抗衰老科學、長壽科技産業的交流盛會。現直播回放已上傳，若您看完回放後想與老師們、抗衰同好更深入交流，歡迎在文末留言。
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