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参与中美太空合作“破冰”的两位女科学家

“超乎想象的未知领域是做科研的乐趣”

2017年08月16日16:27  来源:中国妇女报

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一个多月前,美国SpaceX公司的“猎鹰9号”火箭在发射升空时引起了亿万中国人的瞩目,只因搭乘火箭目标国际空间站的“龙”飞船在这次飞行任务中搭载了一位特殊的“乘客”:由北京理工大学教授邓玉林科研团队研发的空间环境基因实验装置“空间环境下在PCR(聚合酶链式反应)中DNA(脱氧核糖核酸)错配规律研究的科学载荷”。作为第一个完全由中国科学家自主设计、研发和制造并首次“到访”国际空间站的科学搭载,它将在空间辐射及微重力环境下在轨开展抗体编码基因的突变规律研究。

除了这次与美国的太空合作,近年来,我国生命科学载荷研究喜讯频频。今年5月,跟随“天舟一号”货运飞船搭载的北京理工大学生命科学载荷也顺利完成预定任务,回传全部实验数据后,首个在轨微流控芯片多细胞共培养实验图像成功解析,使人们能够直接观察到多种细胞在太空共同培养生存的实时图像,具有较高的科学研究价值。

在这些意义重大的生命科学载荷项目中,核心科学实验部分是由邓玉林团队中空间生物医学领域的两位女老师马宏和王睿分别负责完成的。

仰望太空心系医学

2009年,马宏从北京协和医学院转入北京理工大学生命学院空间生物与医学工程研究所工作,她和同样毕业于北京协和医学院的王睿一样,虽然都是航天工作者的家属,但从没想过自己也能有幸一圆太空梦。

马宏告诉中国妇女报·中国女网记者,她的爱人曾经说过一句玩笑话:“我们航天这个领域除了生物医学科学专业的研究人员不要,其他的都要。”然而随着国家航天事业的快速发展,这句戏言很快便不再适用。2009年,我国载人航天科技的进步和中国空间站建设计划的确立,为太空实验研究搭建起广阔平台。而像马宏和王睿这样在生物医学科学领域业务出众的年轻学者便成了空间生物医学研究领域的稀缺人才。

现在的科学实验项目均会涉及多种专业领域的高度交叉融合,而不同专业领域的专家都会独当一面。作为两位空间生物医学领域的研究者,王睿在这次中美太空合作项目中主要负责生物科学实验的设计和实施,而马宏在跟随“天舟一号”货运飞船搭载的生命科学荷载项目中所负责的细胞培养技术和设备研制,则是未来太空载荷实验的新方向。

不管是基因扩增,还是设计实验芯片来满足细胞的培养条件和环境控制,要保证科学载荷最终进入太空后能完美无误地完成实验,马宏和王睿带领学生们在地面上进行了无数次的演练与修正,把可能出现的失误统统“归零”。

正是在两位女老师和整个研究团队的不懈努力下,科学载荷的顺利升空,既实现了中美太空合作的“破冰”,顺势打破了一些发达国家对我国太空合作的封锁,也是对中国空间生命科学研究意义深远的探索实践。

关注“人在太空”的生命健康

对于任何一个国家来说,每一个航天员的培养都是倾注心力,弥足珍贵的。2020年,我国载人航天事业将进入载人空间站阶段,在太空这样的特殊环境下如何防护航天员的健康与安全,成了相关领域研究者的重要课题。

马宏告诉记者,早在2011年,同样的科学载荷曾随“神舟八号”飞船在太空进行了短暂的实验。正是通过那次搭载,研究团队发现了在空间环境中DNA变异的一些新现象。“两三天的太空之旅使得免疫系统相关基因发生了基因的错配。”从而推断,空间环境之于基因突变可能与机体的免疫系统,甚至生物分子的进化有着重要联系。

随着中国空间站计划的逐步实施,中国航天员长期在轨飞行将成为常态。“处于空间环境下的人类会受到噪音、辐射、微重力、狭小空间、磁场变化等多种因素影响,其中空间辐射和微重力对人体和生物体造成影响是两大主要因素。”王睿告诉记者,作为上一次载荷实验的“升级版”,这次搭乘“龙”飞船的载荷将从关注宇航员生命健康角度切入,延展到空间环境影响微(分子)进化的探索。

经国内外研究表明,长期的太空飞行会导致宇航员产生焦虑、抑郁、失眠及大面积溃疡、免疫力低下等神经和免疫系统问题。另一方面,神经与免疫系统问题相互作用的机理研究也是当下国际生命科学研究的前沿热点问题。但对全世界来说,能进入太空的宇航员数量都极其有限,他们的血样、尿样都相当珍贵,因此用细胞、分子代替宇航员作为实验样本成了国际惯例。

通过马宏针对神经和免疫等细胞相互作用实验,在太空环境下宇航员的执行能力、学习记忆能力等会不会受到影响,未来太空探测、火星探测等任务需要对航天员提供什么样的医疗医保服务便一探而知。

除此之外,通过中美太空合作项目,王睿等研究者将从整个生物进化的角度去研究发现,编码抗体不同结构域的基因分子在太空中遭受到辐射、微重力等空间环境的影响后,DNA发生突变、错配等的概率和方式有何不同。“这将帮助我们去解答一些生物进化方面的问题。”王睿说。

终将造福全人类

空间搭载的平台和条件不是每个人都能碰到,马宏和王睿也格外珍惜这难得的机会。参与科学载荷这个项目,马宏和王睿想要研究的重点并不仅限于太空环境,结合她们原本的专业领域,她们还希望能在特种医学环境下,在交叉医学领域里不断开展研究。

参与太空实验项目的同时,马宏一直坚持着自己最初的专业——肿瘤分子生物学的研究。她告诉记者,在辐射条件下研究肿瘤细胞,研究细胞的耐受性以及细胞如何通过自身机制实现自我保护,这些研究成果都可以适用于肿瘤患者的治疗和医检医保方面,在未来为相关人员提供更健康的防护。

“科学研究本身包含无数的不确定性,提出的假设和实验的结果很可能是南辕北辙,经过研究发现的未知领域也可能完全超乎想象,但这就是做科研的乐趣,很有意思。”在王睿看来,她的梦想与马宏一样,希望能够“发现一些未知的规律,找到一些未知的现象,证实一些未知的假说。”她说,“我就尽量地往前走,去不停地发现新的现象,探索新的规律。”(记者 周韵曦 实习生 张淑秀)

(责编:闫妍、王金雪)
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