微重力環(huán)境能殺死癌細(xì)胞？

多年來，科學(xué)家們對(duì)執(zhí)行飛行任務(wù)的航天員開展了長(zhǎng)期的跟蹤研究，了解到微重力環(huán)境對(duì)人體的諸多影響，如肌肉萎縮、骨丟失、心腦血管功能退化、免疫系統(tǒng)受損，視力下降等等。微重力環(huán)境似乎對(duì)我們?nèi)祟惒荒敲从押?，這也更凸顯了航天員的偉大。不過，微重力環(huán)境對(duì)人類的身體就沒有一點(diǎn)好處嗎？

神舟十二號(hào)乘組在空間站中采集血液（圖片來源：中國(guó)載人航天官網(wǎng)）

2019年，悉尼科技大學(xué)由Joshua Chou博士帶領(lǐng)的生物工程團(tuán)隊(duì)宣布，他們提取了乳腺癌、卵巢癌、肺癌和鼻癌細(xì)胞四種不同類型的癌細(xì)胞并放入地面模擬微重力效應(yīng)的裝置中，24小時(shí)后這些癌細(xì)胞中有80％至90％死亡[1]——也就是說，微重力效應(yīng)能殺死癌細(xì)胞！雖然有了結(jié)論，但是目前科學(xué)家們并沒有徹底研究出其中的原因。

Joshua Chou博士（圖片來源：悉尼科技大學(xué)官網(wǎng)）

我們先來了解下癌癥的基本機(jī)理。細(xì)胞是構(gòu)成生命體的基本單位，細(xì)胞按照各自的生長(zhǎng)周期進(jìn)行新陳代謝，周而復(fù)始地維持著我們的生理功能。正常細(xì)胞分裂時(shí)如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)誕生癌細(xì)胞。單個(gè)或少量的癌細(xì)胞其實(shí)很弱小，很容易被我們的免疫系統(tǒng)殺死。但是，一部分癌細(xì)胞如果躲過了免疫系統(tǒng)的追殺，就會(huì)悄悄潛伏在生命體內(nèi)某個(gè)角落，瘋狂地分裂、生長(zhǎng)、復(fù)制，從一個(gè)個(gè)癌細(xì)胞最終長(zhǎng)成惡性腫瘤，也就是癌癥。這時(shí)候它已經(jīng)很強(qiáng)大了，大量侵占本來用于維持人體正常功能的營(yíng)養(yǎng)，必然破壞我們的健康。

這個(gè)過程和重力有什么關(guān)系呢？科學(xué)家們認(rèn)為，單個(gè)癌細(xì)胞無法完成上述過程，得通過一種叫做細(xì)胞骨架的東西和周邊環(huán)境建立物質(zhì)交換通道，才有力量來對(duì)抗免疫系統(tǒng)。這種機(jī)制在地球幾十億年的演化過程中形成，和地球的重力環(huán)境相適應(yīng)，一旦重力環(huán)境發(fā)生變化，就會(huì)打破現(xiàn)有的規(guī)律。部分研究表明，微重力環(huán)境能影響細(xì)胞骨架，進(jìn)而影響細(xì)胞間的粘連形成和粘連的規(guī)模，科學(xué)家們稱之為機(jī)械卸載[2]。也就是說，也許，微重力環(huán)境阻礙了癌細(xì)胞“抱起團(tuán)來”干壞事，從而導(dǎo)致了癌細(xì)胞的死亡。

如果這一結(jié)論是確鑿的，我們是不是可以將癌癥病人送入太空進(jìn)行治療呢？

筆者認(rèn)為微重力環(huán)境不一定能治愈癌癥。目前，這類實(shí)驗(yàn)都是在人體外的細(xì)胞或組織上開展的，沒有用人體或動(dòng)物直接開展實(shí)驗(yàn)。微重力環(huán)境能削弱細(xì)胞的戰(zhàn)斗力，但它針對(duì)的不僅僅是壞的癌細(xì)胞，對(duì)守護(hù)我們健康的免疫細(xì)胞也是一樣。航天員經(jīng)過長(zhǎng)期的太空飛行后會(huì)出現(xiàn)免疫系統(tǒng)受損表現(xiàn)，比如容易過敏。此外，在航天飛機(jī)、俄羅斯飛行器和國(guó)際空間站上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，微重力環(huán)境下免疫細(xì)胞信號(hào)、細(xì)胞因子發(fā)生了變化，表明免疫系統(tǒng)在微重力條件下受到抑制[3]。所以，太空環(huán)境能不能治療癌癥，還有待研究。

癌癥是人類的共同難題，科學(xué)家們一直將太空作為研究癌癥的主戰(zhàn)場(chǎng)之一，利用微重力環(huán)境，他們不僅探索癌癥的形成機(jī)理，還在天上研制治療癌癥的藥物。2002年，科學(xué)家們?cè)趪?guó)際空間站上制造出一種微膠囊，經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明能抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)并殺死部分癌細(xì)胞。傳統(tǒng)的化療，通常是把大量藥物直接作用于整個(gè)身體，而微膠囊可以將小劑量的藥物直接送到腫瘤部位，這樣就大大減少了化學(xué)療法對(duì)整個(gè)身體的有害副作用。

科學(xué)家們之所以在太空中開展癌細(xì)胞研究，是因?yàn)樵诘厍蛏涎芯咳梭w細(xì)胞行為非常困難，而研究癌細(xì)胞復(fù)雜的行為方式是攻克癌癥的必經(jīng)之路。人體中的細(xì)胞在由蛋白質(zhì)和碳水化合物組成的支撐結(jié)構(gòu)中生長(zhǎng)，地面環(huán)境中細(xì)胞在重力的作用下會(huì)長(zhǎng)得扁平而呈片狀展開，無法維持正常的三維結(jié)構(gòu)，從而影響細(xì)胞的行為方式，為科學(xué)家的研究帶來難度。這樣，長(zhǎng)期具有微重力環(huán)境的空間站，就成為了研究癌細(xì)胞的完美實(shí)驗(yàn)室。

在NASA生物反應(yīng)器內(nèi)的腫瘤細(xì)胞（圖片來源：NASA官網(wǎng)）

目前，已經(jīng)有國(guó)外科學(xué)家設(shè)計(jì)的“太空中的腫瘤”項(xiàng)目將送上中國(guó)空間站做實(shí)驗(yàn)。不僅僅針對(duì)癌癥，中國(guó)空間站完成建設(shè)后還要開展各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，包括空間生命科學(xué)、空間材料科學(xué)、微重力流體物理、空間基礎(chǔ)物理、空間天文與天體物理學(xué)、空間環(huán)境等等。

愿科學(xué)家們?cè)谶@一國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室中取得更多突破性的科學(xué)成果！

參考文獻(xiàn)：

[1] New cancer hope defies gravity, 悉尼科技大學(xué)官網(wǎng)

[2] Peta Bradbury, Hanjie Wu, Jung Un Choi, Alan E. Rowan, Hongyu Zhang, Kate Poole, Jan Lauko and Joshua Chou. Modeling the Impact of Microgravity at the Cellular Level: Implications for Human Disease. Cell Dev. Biol., 21 February 2020

[3] Fighting Cancer with Microgravity Research, NASA官網(wǎng)

[4]愛太空航天科普中心. 大熊貓漫游中國(guó)空間站.

科學(xué)審核：

李瑩輝 中國(guó)載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師，國(guó)際宇航科學(xué)院院士