探秘生命/世界首次 人類「人工胚胎」進入太空
中國空間站正吸引着全球的目光。當前,朱楊柱、張志遠和香港首位航天員黎家盈正在與神舟二十一號乘組張陸、武飛、張洪章進行輪換交接。還有一項備受關注的實驗進展順利,那就是今年5月11日隨「天舟十號」進入太空的人類人工胚胎實驗,其樣本已裝置於空間站實驗模塊。這是世界首次在太空開展人類人工胚胎實驗,這場關乎人類太空生存繁衍與星際移民的生命探索之旅正在開啟。\大公報記者 劉凝哲
天舟十號「人工胚胎」空間科學實驗項目負責人于樂謙介紹,由於真正的人類胚胎非常寶貴,很難大規模用於研究,所以實驗採用人工胚胎。人工胚胎,簡單來說,就是用幹細胞構建的、跟真正胚胎非常相似的一種結構,不是真正的胚胎,不具有發育成為個體的能力,但它可以幫助我們去研究一些人類早期胚胎發育生物學的問題。
人類早期胚胎非常小,可能肉眼都看不見,只有幾百微米。科學家需要在一個培養盒裏面建立很多的小室,每一個小室裏面住一個人工胚胎,讓它們之間不會相互影響,也不會受到干擾。
模擬胚胎早期發育兩關鍵階段
據了解,此次進入中國空間站的人工胚胎實驗樣本有兩種模型,分別模擬胚胎早期發育的兩個關鍵階段,涵蓋了從着床到器官雛形初現的完整窗口期。第一種模型是貼附在子宮細胞上的人工胚胎,用以模擬胚胎在子宮「安家」的過程,即着床階段。着床是胚胎與母體建立聯繫的起點,是生命誕生的「第一站」。
第二種模型是安置在微流控芯片裏的人工胚胎,模擬早期胚胎由囊胚形成原腸胚的發育過程,即圍原腸運動期。原腸運動是胚胎體軸建立的關鍵步驟,決定了未來的身體構型。微流控芯片是一種用於精密操控微量液體的微型實驗裝置,可將生物化學分析全過程集成於微米級芯片,能夠為每個人工胚胎提供獨立的培養空間,避免相互干擾。
科學家們為什麼要費力氣,將「人工胚胎」實驗送上太空?于樂謙表示,這是為研究重力是否影響早期胚胎發育。人工胚胎所涵蓋的時期大概相當於人類受精之後第14天到21天,這個階段在早期發育過程中是非常重要的一個窗口,在短短的幾天裏,所有器官的前體形成了;人類體軸,即哪邊是頭、哪邊是尾,也是在這個時間確定的。因此,如果在這個階段發生任何的干擾或異常,都會對成體造成極大的影響。
樣本將擇機返回 進行天地對比
隨着技術的發展,人類未來很可能在空間定居或者長期駐留。人類的胚胎,或者是在地球上的生命,在此前的億萬年繁衍過程中已適應了重力的環境。沒有重力,對於早期胚胎發育會不會有影響?人類該怎麼避免重力的影響?空間站就提供了地球上無法複製的真實空間輻射以及微重力環境。
專家介紹,在空間站,「人工胚胎」將在航天員的守護下,完成5天的發育過程。每天,預先設計好的自動化系統都會為它們更換新鮮的培養液。作為對照,科研團隊在地面同步開展了完全相同的實驗。待太空實驗完成後,樣本將在軌凍存並擇機下行,回到地面,進行天地對比分析。通過對比太空環境與地面環境下人工胚胎的發育差異,科學家可以研究空間環境對人類胚胎重要發育事件的影響。