首次送往国际空间站的人体类器官将为治疗大脑疾病带来什么？

该任务计划于美东时间12月4 日上午从佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射升空。

▲本次科研任务将通过SpaceX第19次商业补给服务任务（CRS-19）发送到国际空间站，此前研究团队已通过CRS-18完成了预实验（图片来源：NYSCF官网）

这项太空任务的主要目标在于研究帕金森病（PD）和多发性硬化症（MS）。这是两种常见的神经退行性疾病，在全世界范围内影响人数众多。这两种疾病会在患者脑中造成不同部位的神经细胞不断死亡，导致运动、认知等功能出现越来越严重的问题，然而目前还没有治愈的方法。

因此，科学家们希望借助极具创新的疾病研究方法，理解脑细胞开始死亡的原因，并为患者提供潜在的新药物和细胞治疗选择。

“我们很高兴能在太空中合作研究进行性多发性硬化和帕金森病患者的脑细胞。这项工作将为这些疾病的背后机制和未来的治疗目标提供重要见解。”NYSCF首席执行官Susan L. Solomon女士说。

▲这项研究由美国NSCF资助，NYSCF和Aspen Neuroscience的研究人员联手主持，太空技术公司Space Tango提供运输和太空中培养细胞的实验平台（图片来源：NYSCF官网）

传统的研究中，生物学家通过小鼠模型对神经退行性疾病做出了很多基础研究，然而，要真正解决人脑的疾病，动物模型显现出了局限性。一方面，小鼠模型难以重现PD和MS的疾病特征，另一方面直接获得人脑开展研究又有种种伦理和技术上的困难。因此，干细胞研究，尤其是利用人类的诱导多能性干细胞（iPSC）培养类器官，成为一个突破口。

此次研究的主要负责人之一、NYSCF的资深研究员Valentina Fossati博士开创了一项技术，可以在实验室中将来自患者的细胞培养为包括神经元和小胶质细胞在内的类器官。类器官是一种可模拟人体器官的细胞聚集模型，因此可以观察细胞在三维空间的发育和功能。

在太空环境中，利用干细胞分化形成的类器官，研究人员有机会以一种地球上不可能的方式查看细胞的相互作用、信号传导、迁移、基因表达变化以及两种疾病共有的神经炎症通路，等等。

▲从iPSC分化产生的小胶质细胞（图片来源：参考资料[3]）

其中，研究者特别关注小胶质细胞的行为。这是因为，近些年越来越多的研究证据显示，免疫系统在神经退行性疾病中起着不可忽视的作用。小胶质细胞作为脑中唯一一种免疫细胞，自然成为了很多神经科学家的关注热点。

“小胶质细胞在脑中不断地搜寻危险信号，而在神经退行性疾病中它们似乎表现得有些过激，神经元死亡与此有关。”Fossati博士解释，“力会影响这些细胞的行为，而微重力可以提供一个独一无二的环境帮助我们厘清这些细胞在健康状态和疾病状态的行为。”

过去20年里，国际空间站的建立和使用为在太空环境下研究人体提供了实验条件。今年早些时候，《科学》杂志曾刊发了一篇长达20页的论文，比对了双胞胎宇航员分别身处太空和地球的大量生理数据，展现出太空生活给人体带来的种种神奇变化。

而此次的太空科研任务除了可以帮助研究人员揭示两种神经退行性疾病的可能原因，还将有助于阐明太空生活对健康宇航员的细胞有何影响。

Aspen Neuroscience首席科学官Jeanne Loring博士表示：“我们对这个奇妙的项目感到兴奋，期待研究结果。”

参考资料[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