SpaceX向空间站发送科学物资：组织芯片和大脑类器官

目前，美国宇航局计划北京时间 12 月 7 日凌晨 0 点 17 分 (美国东部时间 12 月 6 日 11 点 17 分)执行 CRS-21 发射任务，由 SpaceX 公司向国际空间站发送一些科研物资。

此次名为 CRS-21 的太空飞行标志着 SpaceX 公司与美国宇航局签订商业货物再补给服务合同下的第 21 次任务，发射地点在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心。

据悉，此次太空任务原计划于 12 月 5 日发射 (美国东部时间)，但由于天气恶劣推迟了发射时间。升级后的 Dragon 货运舱将由 Falcon 9 火箭发射，携载重量 2903 公斤的补给物资和科学设备。这些科学设备主要用于研究生命科学、再生医学和其他领域的多种实验。

12 月 7 日凌晨的太空发射将标志着 SpaceX 公司升级后的 Dragon 飞船首次携载货物发射升空 (截至目前 Dragon 飞船运载的都是宇航员)。该飞船是 Crew Dragon 飞船的改进版，缺少执行载人任务所需的系统，例如：座椅、驾驶舱控制系统和生命支持系统，以及 SuperDraco 推进器，后者在发射过程中出现故障时才启用，能对宇航员提供特殊的紧急逃生系统。

升级版的 Dragon 飞船可携带更多的科学装备，该飞船内部可支持更多的动力载荷，这对生命科学研究非常有利，因为它允许更多的冷藏和其他类型的调查。还允许宇航员在 Dragon 飞船上存储一些动力有效载荷。

组织芯片

Dragon 飞船上的几个有效载荷具有一种叫做 “组织芯片”的独特硬件设计，人类细胞和有机组织在该芯片支架上生长，在微重力环境下逐渐形成 3D 结构。研究人员可以通过观察了解太空中该组织更多的基本生长过程，包括：老化、骨骼状况和肌肉损失。

其中一项由美国佛罗里达大学进行的研究将调查人类肌肉在太空中如何萎缩，16 个骨骼肌样本将在此次太空任务中送到空间站，在那里宇航员密切观察微重力条件下肌肉组织束的变化。据悉，8 个骨骼肌样本采样于年轻人，他们日常体能活动较多；而另 8 个骨骼肌样本采样于久坐、较少活动的中老年人。每组有一半的样本将接受电刺激，观察在失重情况下肌肉如何萎缩。研究人员将以这个实验作为起点，展开更深入的研究，最终将测试各种疗法，观察肌肉退化是否可以预防。

微重力条件下的人类大脑

此次送到空间站的另一个科学载荷是使用干细胞技术培育的大脑类器官，该研究旨在了解微重力如何影响脑细胞存活及功能，可能有助于推动自闭症、阿尔茨海默症治疗的进展。

Space Tango 公司首席科学家比尔 · 麦克拉姆布 (Bill McLamb)说：“太空旅行模拟了我们在地球上观察到的人体衰老影响，只是在更短的时间跨度内，使我们更容易检查正在发生的过程。在太空中研究人类大脑具有一定难度，这就是为什么此类实验如此重要。”

该项研究将提取干细胞并将其转化为脑细胞，脑细胞将形成具有三维结构的大脑类器官，大脑类器官储存在一个特殊容器中，它们能够模仿细胞多样性和人脑发育的功能。

研究人员指出，此类研究可以帮助美国宇航局及其合作伙伴执行火星载人飞行等遥远太空任务做好准备，由于宇航员未来可能长期暴露在太空恶劣环境中，通过这些研究将有助于预防退行性大脑疾病。

心脏细胞

美国斯坦福大学一组研究人员观察了改良心脏组织在微重力条件下的表现，此次发射将携带心肌细胞、内皮细胞和心脏成纤维细胞构成的组织样本，研究重力变化如何影响心脏细胞。

研究人员知道微重力会导致人类心脏负荷和形状发生变化，但如果某人长时间在太空环境下生活，这些变化是否会成为永久性变化仍是未知的。

该研究项目的组织簇样本粘贴在组织芯片上，研究人员称，实验结果可能有助于确定新的治疗方案，并支持太空飞行前预测心血管风险复查措施的发展，后续研究包括心脏病疗法。

太空免疫反应

快检诊断公司 HemoCue 将着眼研究白细胞在太空中的反应，在地球上，医生基于白细胞总数以及观察到各种类型的症状来诊断疾病，HemoCue 首次推出一种新型技术，可使宇航员在太空中进行白细胞数量。

HemoCue 的目标是测试该设备在微重力环境下的工作效果，研究人员称，如果它有效的话，将成为宇航员医疗箱中一个很有价值的工具。

另一项科学载荷是 Micro-14，可以研究分析太空环境中酵母菌反应，特别是白色念珠菌 (Candida albicans)，据了解，白色念珠菌是一种机会性病原体，能在免疫缺陷的宿主体中引发危及生命的疾病。Micro-14 将评估酵母菌对微重力的反应，寻找细胞和分子等级上产生的变化。

由于宇航员在太空飞行中可能会出现免疫缺陷，研究人员对如何更好地预测生物体健康风险特别感兴趣，之前研究表明，许多微生物在微重力环境下表现出更强毒性，但需要展开更多的研究确认这种特殊病原体。

美国宇航局喷气推进实验室正在牵头开展一项计划，从空间站不同位置采集棉签样本，观察细菌和相关代谢物 (细菌生长产生的化学物质)之间的微妙关系。该项目将帮助研究人员更好地了解微生物和代谢物在封闭环境中如何分布，以及这种分布如何影响人类健康，这将有益于医院和疗养院的管理人员，这些工作人员通常免疫力较低。

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