SpaceX向空間站發送科學物資：組織芯片和大腦類器官
2020-12-07 09:05:59 網易科技
12月7日凌晨的太空發射將標志著SpaceX公司升級后的Dragon飛船首次攜載貨物發射升空(截至目前Dragon飛船運載的都是宇航員)。該飛船是Crew Dragon飛船的改進版，缺少執行載人任務所需的系統，例如：座椅、駕駛艙控制系統和生命支持系統，以及SuperDraco推進器，后者在發射過程中出現故障時才啟用，能對宇航員提供特殊的緊急逃生系統。
升級版的Dragon飛船可攜帶更多的科學裝備，該飛船內部可支持更多的動力載荷，這對生命科學研究非常有利，因為它允許更多的冷藏和其他類型的調查。還允許宇航員在Dragon飛船上存儲一些動力有效載荷。
組織芯片
Dragon飛船上的幾個有效載荷具有一種叫做“組織芯片”的獨特硬件設計，人類細胞和有機組織在該芯片支架上生長，在微重力環境下逐漸形成3D結構。研究人員可以通過觀察了解太空中該組織更多的基本生長過程，包括：老化、骨骼狀況和肌肉損失。
其中一項由美國佛羅里達大學進行的研究將調查人類肌肉在太空中如何萎縮，16個骨骼肌樣本將在此次太空任務中送到空間站，在那里宇航員密切觀察微重力條件下肌肉組織束的變化。據悉，8個骨骼肌樣本采樣于年輕人，他們日常體能活動較多；而另8個骨骼肌樣本采樣于久坐、較少活動的中老年人。每組有一半的樣本將接受電刺激，觀察在失重情況下肌肉如何萎縮。研究人員將以這個實驗作為起點，展開更深入的研究，最終將測試各種療法，觀察肌肉退化是否可以預防。
微重力條件下的人類大腦
此次送到空間站的另一個科學載荷是使用干細胞技術培育的大腦類器官，該研究旨在了解微重力如何影響腦細胞存活及功能，可能有助于推動自閉癥、阿爾茨海默癥治療的進展。
Space Tango公司首席科學家比爾·麥克拉姆布(Bill McLamb)說：“太空旅行模擬了我們在地球上觀察到的人體衰老影響，只是在更短的時間跨度內，使我們更容易檢查正在發生的過程。在太空中研究人類大腦具有一定難度，這就是為什么此類實驗如此重要。”
該項研究將提取干細胞并將其轉化為腦細胞，腦細胞將形成具有三維結構的大腦類器官，大腦類器官儲存在一個特殊容器中，它們能夠模仿細胞多樣性和人腦發育的功能。
研究人員指出，此類研究可以幫助美國宇航局及其合作伙伴執行火星載人飛行等遙遠太空任務做好準備，由于宇航員未來可能長期暴露在太空惡劣環境中，通過這些研究將有助于預防退行性大腦疾病。
心臟細胞
美國斯坦福大學一組研究人員觀察了改良心臟組織在微重力條件下的表現，此次發射將攜帶心肌細胞、內皮細胞和心臟成纖維細胞構成的組織樣本，研究重力變化如何影響心臟細胞。
研究人員知道微重力會導致人類心臟負荷和形狀發生變化，但如果某人長時間在太空環境下生活，這些變化是否會成為永久性變化仍是未知的。
該研究項目的組織簇樣本粘貼在組織芯片上，研究人員稱，實驗結果可能有助于確定新的治療方案，并支持太空飛行前預測心血管風險復查措施的發展，后續研究包括心臟病療法。
太空免疫反應
快檢診斷公司HemoCue將著眼研究白細胞在太空中的反應，在地球上，醫生基于白細胞總數以及觀察到各種類型的癥狀來診斷疾病，HemoCue首次推出一種新型技術，可使宇航員在太空中進行白細胞數量。
HemoCue的目標是測試該設備在微重力環境下的工作效果，研究人員稱，如果它有效的話，將成為宇航員醫療箱中一個很有價值的工具。
另一項科學載荷是Micro-14，可以研究分析太空環境中酵母菌反應，特別是白色念珠菌(Candida albicans)，據了解，白色念珠菌是一種機會性病原體，能在免疫缺陷的宿主體中引發危及生命的疾病。Micro-14將評估酵母菌對微重力的反應，尋找細胞和分子等級上產生的變化。
由于宇航員在太空飛行中可能會出現免疫缺陷，研究人員對如何更好地預測生物體健康風險特別感興趣，之前研究表明，許多微生物在微重力環境下表現出更強毒性，但需要展開更多的研究確認這種特殊病原體。
美國宇航局噴氣推進實驗室正在牽頭開展一項計劃，從空間站不同位置采集棉簽樣本，觀察細菌和相關代謝物(細菌生長產生的化學物質)之間的微妙關系。該項目將幫助研究人員更好地了解微生物和代謝物在封閉環境中如何分布，以及這種分布如何影響人類健康，這將有益于醫院和療養院的管理人員，這些工作人員通常免疫力較低。
