科研进展

Front Cell Dev Biol| 雷晓华领衔完成空间生命科学研究主题专刊

时间:2022-06-21  来源:医药所 文本大小:【 |  | 】  【打印

  实现地外生命的长期生存和太空生命孕育是人类发展的宏伟目标,同时,这也成为科学界关注的前沿课题[1]。生物在太空飞行过程中不可避免地暴露于微重力状态下,而空间微重力效应会从分子到细胞以及整个生命个体不同层面上触发其对生长和发育的一系列响应[2,3]。尽管人类对了解哺乳动物和植物在太空中的生长发育研究方面取得了一些进展,但鲜有工作集中在微重力条件下从细胞和分子水平研究细胞的生长、发育和新陈代谢问题。 

  2022615日,由百事3平台能量代谢与生殖中心雷晓华副研究员联合苏州大学剑桥—苏大基因组资源中心张文胜教授、中国农业大学生物学院张焱副教授、大连海事大学环境系统生物学研究所赵磊副教授组织的专刊已圆满完成,Frontiers in Cell and Development Biology杂志在线发表了客座编辑团队撰写的题为Editorial: The Regulating Mechanisms of Development, Growth, and Metabolism: From Ground to Space”的文章。 

  本专刊的主题为探讨空间微重力环境,特别是利用地面模拟微重力(simulated microgravity, SMG)平台,从细胞、器官到个体水平上探讨微重力效应对细胞增殖和分化、生物个体发育的影响。为了探讨这一主题,我们严格收集并回顾了国内外学者发表在本专刊中的六篇与空间生命科学领域相关的文章,内容包括干细胞、癌细胞和植物/动物在空间或模拟微重力环境中的生长。这些研究强调了不同生物对微重力环境做出的响应,以及适应性的分子机制(具体内容详见各研究论文)。 

文章上线截图

  我国太空生命科学研究最早追溯于二十世纪六七十年代,先后利用生物实验火箭、(非)返回式科学卫星、载人和货运飞船搭载了包括人、动物、植物、水生生物、微生物、组织、细胞、和生物大分子等生物样品。经过四十年的发展,已在航天医学、细胞与组织工程、胚胎发育、蛋白质晶体、植物发育、小型生命生态系统等方面取得了一些进展。但由于体系的局限性,我国太空生物科技研究发展缓慢,多数实验停留在简单搭载,亦或重复国外已开展的实验,多为跟踪性研究,缺乏创新性和挑战性[4]。据统计,2001-2020年欧美日等国利用国际空间站平台累计产出的太空生物科技领域SCI论文上千篇,每年论文的发表量仍呈现平稳增长趋势。由于中国不是国际空间站计划参与国,因此中国参与的基于国际空间站开展的太空生物科技研究论文数量仅有17篇,即便加上我国近年利用自主航天飞行器发表的论文也不足百篇,论文的发表数量在主要的航天大国中排名靠后。导致我国太空生物科技发展滞后的主要原因是缺乏太空飞行机会,缺少专业硬件平台,缺少专业的从事空间生命科学研究稳定的科研工作者。组织本专刊的目的是一方面将我国开展的空间生命科学相关研究成果及时、集中地与国际同行分享,另一方面是希望通过专刊的发表可以增加与同行间的交流合作,也希望借此来扩大我国在相关领域的国际影响力。 

  本专刊领衔客座编辑雷晓华博士是中科院关键技术人才获得者和中国科学院—美国科学院空间科学青年领军人物,兼任中国空间科学学会空间生命专委会委员,长期从事空间生命科学和发育生物学研究,先后参加了实践八号、实践十号卫星和天舟一号货运飞船的生物样品搭载试验,均取得成功。在国际上首次实现小鼠植入前胚胎太空全流程发育。首次观察到太空微重力条件下ESC生长和分化过程,发现空间微重力有利于干细胞维持干性和三维生长特性。 

   

  【参考文献】 

  1. Lei, X., Cao, Y., Ma, B., Zhang, Y., Ning, L., Qian, J., et al. (2020). Development of Mouse Preimplantation Embryos in Space. Natl. Sci. Rev. 7, 1437–1446. doi:10. 1093/nsr/nwaa062 

  2.Pietsch, J., Gass, S., Nebuloni, S., Echegoyen, D., Riwaldt, S., Baake, C., et al. (2017). Three dimensional Growth of Human Endothelial Cells in an Automated Cell Culture Experiment Container during the SpaceX CRS-8 ISS Space Mission - the SPHEROIDS Project. Biomaterials 124, 126–156. doi:10.1016/j.biomaterials.2017.02.005 

  3.Prasad, B., Richter, P., Vadakedath, N., Mancinelli, R., Krüger, M., Strauch, S. M., et al. (2020). Exploration of Space to Achieve Scientific Breakthroughs. Biotechnol. Adv. 43, 107572. doi:10.1016/j.biotechadv.2020.107572 

  4.李莹辉,孙野青,郑慧琼,商澎,曲丽娜,雷晓华等 (2021). 中国空间生命科学40年回顾与展望. [J]. 空间科学学报, 41(1): 46-67. 

 

  论文链接: 

  http://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2022.951741/full