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这个常山人带队培养的干细胞,被天舟一号“快递”了

浙江2017/4/23 13:58:01
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4月20日晚,我国自主研制的首艘货运飞船——天舟一号进入太空,与在轨半年的天宫二号空间实验室进行交会对接。

与普通飞船不同的,天舟一号中装载了超过6吨的物资与设备,包括天宫二号的各种补给,以及大量太空实验设备和载荷。

其中,常山籍科学家、浙江大学生命科学学院王金福教授团队实验室的人骨髓间充质干细胞,搭载天舟一号进入太空,开展骨细胞定向诱导分化实验。

这个实验将探究太空微重力环境对干细胞分化潜能影响的原因,在世界上尚属首次。 21日晚,笔者联系上刚从海南文昌发射基地回杭的王金福教授,进行了采访。

“昆虫博士”转身变成“浙江干细胞第一人”“我从大学到硕士、博士都是念的昆虫学,没想到现在研究干细胞还研究上天了。”说起自己的科研经历,来自常山的浙江大学生命科学学院王金福教授笑道。他说,自己是土生土长的常山人,从小学到高中都在常山念书,恢复高考那年考上了浙江农业大学,念的是植物保护系的昆虫学,一直念到博士。

1997年,王金福来到浙江大学任职,当时学校刚成立生命科学学院,干细胞领域的研究也才刚刚兴起。“当时我就被学校要求负责干细胞这个学科,2002年又专门去美国进修,可以算得上是浙江最早从事干细胞领域研究的人了。” 笔者了解到,目前王金福不仅是是浙江大学生命科学学院教授、博士生导师,还是浙江大学细胞与遗传学研究所副所长。其教学方面从事本科生《高级生物化学》、《分子生物学》和《生命科学与技术导论》等课程以及研究生《细胞分子生物学》和《细胞发育生物学》等课程教学;科研方面从事造血干细胞和骨髓间充质干细胞扩增、分化及其相关分子机理研究,并开展基于人骨髓间充质干细胞的组织工程技术研究。先后发表论文70多篇,其中31篇为SCI收录,2篇为EI收录。获省科技进步奖3项,申请技术发明专利12项,获授权6项。曾获浙江省“151”跨世纪人才第一层次入选人员称号。

为什么要送干细胞上天?一送还送两次

在地球上,正常人的骨质是由骨生成与骨丢失达到平衡所维持的,当骨量丢失增加并骨生成减少时就容易造成骨质疏松。而宇航员的骨质变化很严重,一个月的骨质流失丢失相当于孕妇怀胎十月的骨质流失。 王金福说,许多在地面模拟微重力条件的实验研究表明,太空的微重力环境会使宇航员的骨质流失加剧,同时骨质生成减少,从而造成骨质疏松。不过这些研究一直缺乏真实的太空实验验证。

2016年4月,王金福团队第一次送干细胞“上天”,在我国第一颗返回式科学实验卫星“实践十号”上做了一个验证微重力如何导致宇航员骨质疏松的实验。“实验表明,微重力环境下,人骨髓间充质干细胞定向分化骨细胞的能力被抑制,反而转向分化为脂肪细胞,也就意味着骨生成减少。”王金福说,“这充分说明了失重是宇航员骨质变化的主要原因之一。” 失重环境下,人骨髓间充质干细胞是否可以继续变成骨细胞而不是脂肪细胞呢?为此,王金福带领他的团队,又一次将干细胞送上天,准备借助这次天舟一号的升空开展骨细胞定向诱导分化实验,再进一步验证。

实验有多难?光想办法看见细胞里的蛋白分布就花了一年多

“天舟一号搭载了可进行细胞形态和细胞骨架显微图像传输的生物反应器,可以让我们清楚地了解太空微重力环境下细胞内部结构的变化。”王金福说,“简单来说,主要是通过观察细胞里的蛋白分布来确定变化。”然而,这些蛋白我们凭肉眼看不到,只有在荧光的状态下才能观察。为此,王金福计划将这些蛋白穿上“荧光外套”——将荧光片段接进蛋白分子里。由于蛋白分子量大,重组十分困难,他又想了一个办法:从中筛选出有效片段和荧光片段重组。一段段分析、重组……光是这项筛选工作,王金福带着团队就做了一年多。

而在太空中开展干细胞实验更是不容易。“由于飞船上没有人来一步一步做实验,所以细胞的培养及诱导分化必须是全程自动化,显微图像每天自动拍照传回地面,与在地我们平时做实验完全不同。”王金福说,为此,他们做了一个微波炉大小的生物反应器,里面装着骨髓间充质干细胞、特殊材料制成的支架、盛满培养液的瓶瓶罐罐和密集的管道与线路。为了找到最佳的细胞培养密度、培养液换液速度、显微图像的最佳拍摄时间和频率等,王金福团队及合作伙伴进行了数以百计的匹配实验。

 “天舟一号和天宫二号对接后,反应器就开始工作,干细胞们在太空中的每天的变化,我都能看见。”王金福说,研究结果不仅仅是针对宇航员的,通过这一系列研究,可以全面地掌握和了解太空微重力环境对人骨髓间充质干细胞定向分化潜能的影响以及相关分子机制,为今后骨质疏松类疾病预防和治疗以及针对相关分子靶点研发药物提供科学依据。

来源:浙江在线


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