美國(guó)國(guó)家干細(xì)胞基金會(huì)（NSCF）近日公布，來(lái)自生物技術(shù)公司Aspen Neuroscience和紐約干細(xì)胞基金會(huì)（NYSCF）研究所的一支科研團(tuán)隊(duì)將執(zhí)行一項(xiàng)前所未有的任務(wù)：他們即將向國(guó)際空間站發(fā)射第一批特殊的3D細(xì)胞模型——神經(jīng)類器官，它們由源于患者的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）形成，有望為解決難以治愈的神經(jīng)退行性疾病提供新的視角。

該任務(wù)計(jì)劃于美東時(shí)間12月4 日上午從佛羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心發(fā)射升空。

▲本次科研任務(wù)將通過(guò)SpaceX第19次商業(yè)補(bǔ)給服務(wù)任務(wù)（CRS-19）發(fā)送到國(guó)際空間站，此前研究團(tuán)隊(duì)已通過(guò)CRS-18完成了預(yù)實(shí)驗(yàn)（圖片來(lái)源：NYSCF官網(wǎng)）

這項(xiàng)太空任務(wù)的主要目標(biāo)在于研究帕金森?。≒D）和多發(fā)性硬化癥（MS）。這是兩種常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病，在全世界范圍內(nèi)影響人數(shù)眾多。這兩種疾病會(huì)在患者腦中造成不同部位的神經(jīng)細(xì)胞不斷死亡，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知等功能出現(xiàn)越來(lái)越嚴(yán)重的問(wèn)題，然而目前還沒(méi)有治愈的方法。

因此，科學(xué)家們希望借助極具創(chuàng)新的疾病研究方法，理解腦細(xì)胞開(kāi)始死亡的原因，并為患者提供潛在的新藥物和細(xì)胞治療選擇。

“我們很高興能在太空中合作研究進(jìn)行性多發(fā)性硬化和帕金森病患者的腦細(xì)胞。這項(xiàng)工作將為這些疾病的背后機(jī)制和未來(lái)的治療目標(biāo)提供重要見(jiàn)解。”NYSCF首席執(zhí)行官Susan L. Solomon女士說(shuō)。

▲這項(xiàng)研究由美國(guó)NSCF資助，NYSCF和Aspen Neuroscience的研究人員聯(lián)手主持，太空技術(shù)公司Space Tango提供運(yùn)輸和太空中培養(yǎng)細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（圖片來(lái)源：NYSCF官網(wǎng)）

傳統(tǒng)的研究中，生物學(xué)家通過(guò)小鼠模型對(duì)神經(jīng)退行性疾病做出了很多基礎(chǔ)研究，然而，要真正解決人腦的疾病，動(dòng)物模型顯現(xiàn)出了局限性。一方面，小鼠模型難以重現(xiàn)PD和MS的疾病特征，另一方面直接獲得人腦開(kāi)展研究又有種種倫理和技術(shù)上的困難。因此，干細(xì)胞研究，尤其是利用人類的誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞（iPSC）培養(yǎng)類器官，成為一個(gè)突破口。

此次研究的主要負(fù)責(zé)人之一、NYSCF的資深研究員Valentina Fossati博士開(kāi)創(chuàng)了一項(xiàng)技術(shù)，可以在實(shí)驗(yàn)室中將來(lái)自患者的細(xì)胞培養(yǎng)為包括神經(jīng)元和小膠質(zhì)細(xì)胞在內(nèi)的類器官。類器官是一種可模擬人體器官的細(xì)胞聚集模型，因此可以觀察細(xì)胞在三維空間的發(fā)育和功能。

在太空環(huán)境中，利用干細(xì)胞分化形成的類器官，研究人員有機(jī)會(huì)以一種地球上不可能的方式查看細(xì)胞的相互作用、信號(hào)傳導(dǎo)、遷移、基因表達(dá)變化以及兩種疾病共有的神經(jīng)炎癥通路，等等。

▲從iPSC分化產(chǎn)生的小膠質(zhì)細(xì)胞（圖片來(lái)源：參考資料[3]）

其中，研究者特別關(guān)注小膠質(zhì)細(xì)胞的行為。這是因?yàn)?，近些年越?lái)越多的研究證據(jù)顯示，免疫系統(tǒng)在神經(jīng)退行性疾病中起著不可忽視的作用。小膠質(zhì)細(xì)胞作為腦中唯一一種免疫細(xì)胞，自然成為了很多神經(jīng)科學(xué)家的關(guān)注熱點(diǎn)。

“小膠質(zhì)細(xì)胞在腦中不斷地搜尋危險(xiǎn)信號(hào)，而在神經(jīng)退行性疾病中它們似乎表現(xiàn)得有些過(guò)激，神經(jīng)元死亡與此有關(guān)。”Fossati博士解釋，“力會(huì)影響這些細(xì)胞的行為，而微重力可以提供一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的環(huán)境幫助我們厘清這些細(xì)胞在健康狀態(tài)和疾病狀態(tài)的行為。”

過(guò)去20年里，國(guó)際空間站的建立和使用為在太空環(huán)境下研究人體提供了實(shí)驗(yàn)條件。今年早些時(shí)候，《科學(xué)》雜志曾刊發(fā)了一篇長(zhǎng)達(dá)20頁(yè)的論文，比對(duì)了雙胞胎宇航員分別身處太空和地球的大量生理數(shù)據(jù)，展現(xiàn)出太空生活給人體帶來(lái)的種種神奇變化。

而此次的太空科研任務(wù)除了可以幫助研究人員揭示兩種神經(jīng)退行性疾病的可能原因，還將有助于闡明太空生活對(duì)健康宇航員的細(xì)胞有何影響。

Aspen Neuroscience首席科學(xué)官Jeanne Loring博士表示：“我們對(duì)這個(gè)奇妙的項(xiàng)目感到興奮，期待研究結(jié)果。”

參考資料[1] First-in-kind Human 3-dimensional Models of Parkinson’s Disease and Progressive Multiple Sclerosis Launching to the International Space Station. Retrieved Dec. 3, 2019, from https://www.businesswire.com/news/home/20191202005500/en[2] Stem Cells Take to Space: NYSCF Collaboration Launches the First 3D Models of Parkinson’s Disease and Multiple Sclerosis to the International Space Station. Retrieved Dec. 3, 2019, from https://nyscf.org/resources/stem-cells-take-to-space/#[3] Panagiotis Douvaras et al., (2017) Directed Differentiation of Human Pluripotent Stem Cells to Microglia. Stem Cell Reports. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2017.04.023