——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
4月6日,我國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星實(shí)踐十號(hào)返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射升空。近日,通過(guò)衛(wèi)星回傳的高清圖片,我國(guó)科學(xué)家首次觀察到了小鼠早期胚胎的全程發(fā)育。這是世界上首次證實(shí)哺乳動(dòng)物的胚胎可以在太空中完成完整的發(fā)育過(guò)程。
負(fù)責(zé)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的生殖生物學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所段恩奎研究員告訴記者,哺乳動(dòng)物的胚胎發(fā)育通常從受精卵開(kāi)始,胚胎經(jīng)歷了2-細(xì)胞胚、4-細(xì)胞胚、8細(xì)胞胚等,直到發(fā)育成胚囊,才能在母體的子宮內(nèi)著床。迄今為止,世界上還沒(méi)有一項(xiàng)研究能夠明確回答,哺乳動(dòng)物的早期胚胎在太空微重力條件下,是否可以正常發(fā)育。
“雖然人類(lèi)移民太空對(duì)我們來(lái)說(shuō)還是一件很遙遠(yuǎn)的事,但是有必要從理論上搞清楚,人類(lèi)移民太空后能否正常生存、生活、繁衍后代,這就是我們這項(xiàng)研究的意義所在,”段恩奎說(shuō),“通過(guò)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn),我們證實(shí)了哺乳動(dòng)物的胚胎是可以在太空微重力條件下完整發(fā)育的,這是整個(gè)生殖過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)?!?/p>
世界上首次嘗試在太空中進(jìn)行哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育實(shí)驗(yàn)的是美國(guó)。1996年11月19日,NASA Columbia航天飛機(jī)STS-80搭載了49枚小鼠2-細(xì)胞胚胎飛向太空,但是這些胚胎全都沒(méi)有發(fā)育。由于太空實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用高昂,NASA實(shí)驗(yàn)失敗后的十年間,世界上沒(méi)有國(guó)家再進(jìn)行過(guò)類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)。2006年,中國(guó)在實(shí)踐八號(hào)育種衛(wèi)星的留軌艙搭載了4-細(xì)胞胚的小鼠胚胎,并首次從太空中獲得了胚胎狀態(tài)的實(shí)時(shí)攝影圖片。但是這次試驗(yàn)中,胚胎也均未能發(fā)育。
“實(shí)踐八號(hào)胚胎發(fā)育失敗以后,我們對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了全方位的改造,包括研發(fā)了胚胎密閉培養(yǎng)體系,研制了適用于太空培養(yǎng)的特殊培養(yǎng)液以及胚胎冷凍、解凍的新技術(shù)等,”段恩奎說(shuō)。實(shí)踐十號(hào)搭載了一個(gè)裝有小鼠胚胎樣品的胚胎培養(yǎng)箱。在這個(gè)只有家用微波爐大小的載荷內(nèi),裝有一個(gè)攜帶了6000余枚小鼠胚胎的固定單元和4個(gè)攜帶著150-200個(gè)不等胚胎的成像單元。成像單元中的照相機(jī)每隔4個(gè)小時(shí)就對(duì)這些胚胎拍照,記錄它們的發(fā)育狀態(tài)。這些圖像顯示,在衛(wèi)星升空后的96個(gè)小時(shí)內(nèi),載荷內(nèi)的小鼠細(xì)胞已經(jīng)完成了從2-細(xì)胞到胚囊的完全發(fā)育。
“這次實(shí)驗(yàn)的成功標(biāo)志著人類(lèi)空間探索中的一個(gè)重要里程碑,是小鼠胚胎發(fā)育的一小步,卻是整個(gè)人類(lèi)繁殖技術(shù)的一次巨大飛躍,”美國(guó)斯坦福大學(xué)的薛人望教授告訴中國(guó)日?qǐng)?bào)。薛人望說(shuō),除了用于未來(lái)進(jìn)一步研究人類(lèi)在太空中的繁殖技術(shù)以外,本次試驗(yàn)中研發(fā)的胚胎密閉培養(yǎng)體系還可用于為來(lái)自發(fā)展中國(guó)家的不孕不育夫婦提供試管嬰兒的服務(wù),因?yàn)檫@些國(guó)家的人們難以獲得那些高精尖的胚胎培養(yǎng)儀器。以色列特拉維夫大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程教授David Elad告訴中國(guó)日?qǐng)?bào),本次實(shí)驗(yàn)的成功不僅是輔助生殖技術(shù)的一次飛躍,在科學(xué)上也是一項(xiàng)卓越的成就。
“從2-細(xì)胞胚到胚囊這個(gè)發(fā)育階段,對(duì)于胚胎的成功著床和之后胎兒的發(fā)育是至關(guān)重要的。在這個(gè)階段,胚胎會(huì)完成大量的遺傳轉(zhuǎn)化,這些轉(zhuǎn)化既受生物起源的影響,也受環(huán)境因素的影響。在以往對(duì)人的體外受精研究中,仍有許多胚胎最終無(wú)法發(fā)育成囊胚。而在太空微重力條件下,不進(jìn)行人工干涉就能完成2-細(xì)胞胚到胚囊的整個(gè)發(fā)育過(guò)程,反映出研究團(tuán)隊(duì)對(duì)早期生殖過(guò)程中各種生物因素的深刻理解以及對(duì)尖端技術(shù)的高水平應(yīng)用,”David說(shuō)。
“這項(xiàng)具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)是段恩奎教授及其團(tuán)隊(duì)在過(guò)去十年間不懈努力、辛勤耕耘的結(jié)果,”加拿大UBC大學(xué)醫(yī)學(xué)院副院長(zhǎng)Peter C.K. Leung教授告訴中國(guó)日?qǐng)?bào)。他表示,這項(xiàng)成果不僅影響巨大,而且對(duì)于拓展繁殖生物學(xué)的新前沿以及促進(jìn)人類(lèi)健康福祉均有深遠(yuǎn)意義。
實(shí)踐十號(hào)主要的科學(xué)目標(biāo)是利用太空中微重力等特殊環(huán)境,開(kāi)展涉及微重力流體物理、微重力燃燒、空間材料科學(xué)、空間輻射效應(yīng)、重力生物效應(yīng)、空間生物技術(shù)6大領(lǐng)域的19項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn),研究在微重力條件和空間輻射條件下物質(zhì)運(yùn)動(dòng)及生命活動(dòng)的規(guī)律。該衛(wèi)星總設(shè)計(jì)壽命15天,屆時(shí)將利用返回式衛(wèi)星技術(shù)按預(yù)定程序返回地球。衛(wèi)星返回后,科學(xué)家將對(duì)發(fā)育了的小鼠胚胎進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)分析。
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