微重力环境能杀死癌细胞？

2023-03-27 08:05:13 来源：科普中国

多年来，科学家们对执行飞行任务的航天员开展了长期的跟踪研究，了解到微重力环境对人体的诸多影响，如肌肉萎缩、骨丢失、心脑血管功能退化、免疫系统受损，视力下降等等。微重力环境似乎对我们人类不那么友好，这也更凸显了航天员的伟大。不过，微重力环境对人类的身体就没有一点好处吗？

(资料图片仅供参考)

神舟十二号乘组在空间站中采集血液（图片来源：中国载人航天官网）

2019年，悉尼科技大学由Joshua Chou博士带领的生物工程团队宣布，他们提取了乳腺癌、卵巢癌、肺癌和鼻癌细胞四种不同类型的癌细胞并放入地面模拟微重力效应的装置中，24小时后这些癌细胞中有80％至90％死亡[1]——也就是说，微重力效应能杀死癌细胞！虽然有了结论，但是目前科学家们并没有彻底研究出其中的原因。

Joshua Chou博士（图片来源：悉尼科技大学官网）

我们先来了解下癌症的基本机理。细胞是构成生命体的基本单位，细胞按照各自的生长周期进行新陈代谢，周而复始地维持着我们的生理功能。正常细胞分裂时如果出现错误，就会诞生癌细胞。单个或少量的癌细胞其实很弱小，很容易被我们的免疫系统杀死。但是，一部分癌细胞如果躲过了免疫系统的追杀，就会悄悄潜伏在生命体内某个角落，疯狂地分裂、生长、复制，从一个个癌细胞最终长成恶性肿瘤，也就是癌症。这时候它已经很强大了，大量侵占本来用于维持人体正常功能的营养，必然破坏我们的健康。

这个过程和重力有什么关系呢？科学家们认为，单个癌细胞无法完成上述过程，得通过一种叫做细胞骨架的东西和周边环境建立物质交换通道，才有力量来对抗免疫系统。这种机制在地球几十亿年的演化过程中形成，和地球的重力环境相适应，一旦重力环境发生变化，就会打破现有的规律。部分研究表明，微重力环境能影响细胞骨架，进而影响细胞间的粘连形成和粘连的规模，科学家们称之为机械卸载[2]。也就是说，也许，微重力环境阻碍了癌细胞“抱起团来”干坏事，从而导致了癌细胞的死亡。

如果这一结论是确凿的，我们是不是可以将癌症病人送入太空进行治疗呢？

笔者认为微重力环境不一定能治愈癌症。目前，这类实验都是在人体外的细胞或组织上开展的，没有用人体或动物直接开展实验。微重力环境能削弱细胞的战斗力，但它针对的不仅仅是坏的癌细胞，对守护我们健康的免疫细胞也是一样。航天员经过长期的太空飞行后会出现免疫系统受损表现，比如容易过敏。此外，在航天飞机、俄罗斯飞行器和国际空间站上进行的实验表明，微重力环境下免疫细胞信号、细胞因子发生了变化，表明免疫系统在微重力条件下受到抑制[3]。所以，太空环境能不能治疗癌症，还有待研究。

癌症是人类的共同难题，科学家们一直将太空作为研究癌症的主战场之一，利用微重力环境，他们不仅探索癌症的形成机理，还在天上研制治疗癌症的药物。2002年，科学家们在国际空间站上制造出一种微胶囊，经动物实验证明能抑制癌细胞的生长并杀死部分癌细胞。传统的化疗，通常是把大量药物直接作用于整个身体，而微胶囊可以将小剂量的药物直接送到肿瘤部位，这样就大大减少了化学疗法对整个身体的有害副作用。

科学家们之所以在太空中开展癌细胞研究，是因为在地球上研究人体细胞行为非常困难，而研究癌细胞复杂的行为方式是攻克癌症的必经之路。人体中的细胞在由蛋白质和碳水化合物组成的支撑结构中生长，地面环境中细胞在重力的作用下会长得扁平而呈片状展开，无法维持正常的三维结构，从而影响细胞的行为方式，为科学家的研究带来难度。这样，长期具有微重力环境的空间站，就成为了研究癌细胞的完美实验室。

在NASA生物反应器内的肿瘤细胞（图片来源：NASA官网）

目前，已经有国外科学家设计的“太空中的肿瘤”项目将送上中国空间站做实验。不仅仅针对癌症，中国空间站完成建设后还要开展各个领域的科学实验，包括空间生命科学、空间材料科学、微重力流体物理、空间基础物理、空间天文与天体物理学、空间环境等等。

愿科学家们在这一国家太空实验室中取得更多突破性的科学成果！

参考文献：

[1] New cancer hope defies gravity, 悉尼科技大学官网

[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官网

[4]爱太空航天科普中心. 大熊猫漫游中国空间站.

科学审核：

李莹辉中国载人航天工程航天员系统副总设计师，国际宇航科学院院士

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