编者按
本文由「时光派研究院」译自2020太空生物制造研讨会（The 2020 Biomanufacturing in Space Symposium）就宇宙微重力环境对衰老和疾病研究影响的探讨，原文发表在顶级科研期刊《Cell》子刊上。
太空生物制造研讨会，主要关注太空领域的相关生物分子和生物材料的商业开发和转化，最终用于临床前和临床治疗。随着近年来航天科技的发展，拥有独特微重力环境的近地轨道成了新型“实验室”，越来越多的科学研究在太空中开展，其中就包括对衰老和许多疾病的研究。为何我们要在太空中开展相关研究？这对衰老和相关疾病有何影响？目前我们取得了哪些成果？让我们一起来看一看。
原文链接:
https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2021.12.001
我们之前曾经介绍过，世界首富埃隆·马斯克（Elon Musk）一心星辰大海，不爱抗衰长寿（《世界首富也催生？马斯克：抗衰不如生小孩，活到100岁就够了！》）。但最新研究表明，如果不解决衰老相关的问题，马斯克的“火星梦”根本无从谈起，因为太空环境会给宇航员带来了一些意料之外的影响。
许多相关研究发现，太空中的微重力会使宇航员的身体系统发生一系列变化，出现心血管功能退化、骨骼肌萎缩、骨质流失和免疫功能障碍等问题。这与衰老导致的症状十分相似，却又不像衰老那样需要几年甚至几十年才能显现出来，一切往往在短短数周之内悉数发生，似乎微重力为机体的衰老按下了加速键。
这固然威胁到了宇航员的身体健康，却也为研究衰老、疾病、干细胞带来了新的机遇，掀起了在太空微重力环境中开展相关研究的浪潮。
图注：国际空间站美国国家实验室在太空中开展的干细胞研究
危险成机遇
No.1
肌肉萎缩
在太空中的微重力条件下，宇航员骨骼肌流失速度会加快，这意味着研究人员能在更短的时间内地观测到肌肉萎缩等疾病的发展过程。
目前，各国在太空中开展了多项研究，探究微重力环境下啮齿动物肌肉萎缩的机制，探究肌少症等疾病的治疗靶点，并测试各种可能疗法的治疗效果，有望发现新的药物作用途径。
No.2
心脏变化
受微重力影响，宇航员心脏的生理机能、结构和功能会在短时间内发生巨大变化。长期处在微重力环境中，心脏会为了适应外部环境发生变化，导致宇航员返回地球后，心脏反而难以适应正常的重力条件，出现直立不耐受等症状。
好在脱离微重力环境后，宇航员心脏的大部分变化都能恢复至正常水准。有研究表明，在太空生活了6个月-1年的宇航员，回到地球后患心血管疾病的几率不会增加。
图注：太空飞行会使心脏和动脉发生与加速衰老相似的变化
研究人员在二维干细胞模型、三维组织工程模型、类器官模型中，通过微重力诱导心血管表型发生急剧变化，并设法逆转这种变化。
研究发现，微重力会从细胞层面上改变心脏的基因表达和功能。此外，许多心脏问题是心脏再生能力有限，无法修复损伤导致的，但在太空中培养的心脏祖细胞，由于机械转导途径和细胞骨架组织的改变，增殖和迁移的能力得到增强，有望提升心脏修复能力。
No.3
骨关节炎
微重力不仅会加速骨骼肌流失，还会加速骨质流失，长期处在这样的环境中甚至会影响骨骼完整性，使宇航员出现类似骨质疏松的症状。此外，因为地球和太空之间的重力差异，宇航员的关节软骨负荷也随之出现改变，这样的变化可能会加剧软骨破坏，导致骨关节炎等疾病。
因为微重力会加快骨关节炎等疾病发展，更便于科学家观测和开展研究。目前，国际空间站正在对创伤后骨关节炎模型进行研究，探究治疗相关疾病的新途径，测试潜在治疗干预措施的效果。
No.4
衰老
长期的太空飞行，会使宇航员出现端粒长度改变、DNA损伤等变化，二者都是与衰老密切相关的因素。与地球上的人类机体衰老相比，太空中发生的衰老相关变化往往更为剧烈，时间跨度更短，便于开展相关研究。
例如，NASA发现在国际空间站待了一年的宇航员斯科特·凯利（Scott Kelly），执行任务期间他的白细胞端粒长度得到延长，返回地球后端粒长度又恢复至去往太空前的水准。然而，在之后的几个月中，凯利体内的端粒长度急剧缩短，许多端粒消耗殆尽。
图注：斯科特·凯利（右）和他的双胞胎兄弟
因为端粒的缩短和丢失与衰老、心血管疾病、癌症等疾病密切相关，因此凯利体内的端粒长度变化，很可能为治疗这些疾病提供了一个新的靶点。
干细胞研究
除了上述在太空中建立相关疾病模型进行研究之外，太空微重力环境还为一个领域带来了前所未有的机遇：干细胞及干细胞衍生产品。
干细胞可以变为身体需要的任何组织，对受损的细胞进行保护、修复、甚至替换。从理论上来说，成熟的干细胞疗法近乎能够复原衰老在人体中造成的任何损害，是最有可能把人类带向永生的生物技术。
但目前干细胞疗法尚不成熟，例如如何控制干细胞的增殖从而避免肿瘤，如何控制干细胞的分化和效果等等，都是亟需解决的问题，而太空中的微重力则带来了新的破题思路。
空间站中培养出来的间充质干细胞（MSCs），与比地球上的MSCs相比，免疫抑制能力更高，在创伤性脑损伤模型中的治疗效果更为显著。研究人员还发现，微重力环境微有助于干细胞培养，能够在短时间内大批量生产干细胞。
此外，在地球上的研究表明，培养条件和细胞来源的差异也会对干细胞分化产生重大影响。在太空中的研究也表明，在微重力条件下培养出的干细胞的分化出现了较大差异，但囿于实验条件、所用设备和细胞来源不一，目前还无法从这些研究中推断出可信的结论，仍待进一步研究。
总的来说，科学研究的显著进步和航天技术的指数级发展，为在太空中开展科学研究铺平了道路。
以抗衰为宗旨的时光派也与航天公司火箭派达成合作，签署了空间生物科技项目战略协议，加入了这股宇宙+抗衰研究的浪潮。在太空无法复刻的微重力环境下，我们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败的研究项目重新捡起来，这将给抗衰行业都带来另一个维度的全新机遇。
尽管太空科学研究也面临一些问题，例如在太空中取得的研究成果在地球上是否适用，如何使相关研究商业化从而可长期发展下去等等。
但无论前面有多少困难，我们相信未来正如研究人员所说的那样：“在接下来五年内，我们将以在地球上无法做到的方式在宇宙中制造细胞和组织。虽然相关研究探索才刚刚起步，但我们正在把科幻小说变成现实。”
*时光派于上月15日携手长寿科技产业大咖、年度重磅科研负责教授举办了2022衰老干预论坛。尽自己所能为读者献上了一场抗衰老科学、长寿科技产业的交流盛会。现直播回放已上传，若您看完回放后想与老师们、抗衰同好更深入交流，欢迎在文末留言。
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