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泛“舟”太空,他的实验事关人类太空生育

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新华社北京4月26日新媒体专电(记者刘伟 喻菲)天舟一号货运飞船,首次在太空开展人胚胎干细胞分化为生殖细胞的实验,研究太空环境对人类生殖的影响,探索人类在太空生育后代的可能性。

“这是一项史无前例的研究,在太空里研究生命科学,可以发挥我的想象,还可以做一些很有创新性的实验。”该项目负责人、清华大学医学院教授纪家葵说。

纪家葵在实验室中。 受访者提供图片

  纪家葵在实验室中。 受访者提供图片

留着偏分头、185公分的个子、俊朗的外表,讲一口流利普通话的纪家葵其实是马来西亚华裔,2010年以前从未来过中国。

过去的20年间,纪家葵的科研工作几乎都是围绕干细胞和生殖发育展开的。2010年,他离开了美国斯坦福大学副研究员的职位,受邀来到清华大学医学院基础医学系,帮助建立了干细胞与再生医学研究中心,从此拉开了他在中国做科研的序幕。

能与空间生命科学结缘,让纪家葵惊喜。2012年,他收到参与中国第一艘货运飞船天舟一号实验研究工作的邀约。

他说,“天舟”科学实验项目征集时,全国各地提交了很多实验课题,经过层层筛选,最终确定了8个生命科学领域的课题组。纪家葵的实验团队主要是用人的胚胎干细胞分化成不同阶段的生殖细胞,研究在微重力下,人类的干细胞分化的过程跟地面有何不同,这不仅有利于为人类太空探索提供安全保障,也为人类的医学研究提供必要的理论基础。

为了能更好地服务临床医学,此前纪家葵的团队用人的胚胎干细胞分化模拟生殖细胞开展研究。但是体外分化这项工作非常艰难,经过多年的辛苦实验,纪家葵成功了,其团队于2009年在《自然》杂志上发表文章,介绍了在世界上首次用人的胚胎干细胞分化培育出原始生殖细胞以及类精子细胞。

纪家葵(右一)与清华大学干细胞与再生医学中心的老师和同学们在一起。受访者提供图片

  纪家葵(右一)与清华大学干细胞与再生医学中心的老师和同学们在一起。受访者提供图片

如今,纪家葵想了解:未来在太空长期居留的人类,生殖细胞会不会也要经历地面这样的过程,微重力、高辐射的环境对于人生殖细胞有什么影响?生殖细胞的分化是否会滞后或者效率降低?

纪家葵说,设计天舟一号上的实验要做大量的准备工作,也面临着不少挑战。例如,更换培养液这样的操作,在地面上一般是实验人员把培养单元的盖子掀开,然后把培养液吸掉再换上。这样的步骤在天舟一号上就需要有自动换液装置。

另一个问题是如何很好地实时跟踪样本的变化?纪家葵说,只能依赖自动对焦的显微镜将细胞的变化记录下来,因为这次的样本是不返回的,不能回收样本再分析。只能隔一段时间拍一次照,照片从天舟一号传回地面。

中国空间生命科学的研究虽与世界先进水平仍存在差距,但未来20年,中国将迎来空间生命科学的黄金期,中国空间站中将开展系列空间生命科学实验研究。纪家葵非常庆幸自己可以参与这样的研究。

尽管祖辈就离开中国,但纪家葵觉得他的血管里还是流着中国人的血。

纪家葵课题组的实验 受访者提供图片

  纪家葵课题组的实验。 受访者提供图片

2008年美国遭遇经济危机,不少大学职位收缩,研究经费也在削减,要成立自己的实验室异常困难。因此,纪家葵毫不隐藏他对中国科研环境的赞赏。

“中国对于科学家的投入和支持更好。虽然一些外国科学家认为2010年时清华大学的很多研究条件还不完善,但我与中国年轻科学家交流后,很欣赏中国科学家的思维方式,我认为这里会有更好的发展。”纪家葵说。

在马来西亚出生、长大的纪家葵自幼就喜爱观察自然与生物,他说自己对于生命科学的初心缘起于初中。“那时的显微镜很简陋,观察一个变形虫的切片后,我会画在本子上,我觉得这个小小的生物体很美,我会详细画出它所有的结构。在画的时候,就在欣赏生命体的奇妙。”

纪家葵说,这对他来说是一种吸引,他不断追寻科学梦,开始学生物化学,后来又学习发育生物学。“我发现染色体和基因重组很有意思,因为看到地球上生物的多样性,就想知道从一个单细胞进化到我们人类,生物的多样性从哪里来?”

更早的时候,纪家葵还在上小学,有一个患小儿麻痹症的同学坐在他旁边,老师希望纪家葵照顾他。“他吃力地写每一个字,尽管肢体已经弯曲了,但他的思维很清晰。当时我就在思考能不能通过医学的手段去帮助他?”

2009年的《自然》杂志登载了纪家葵团队关于首次用人的胚胎干细胞分化培育出原始生殖细胞以及类精子细胞的实验。 nature.com 截图

  2009年的《自然》杂志登载了纪家葵团队关于首次用人的胚胎干细胞分化培育出原始生殖细胞以及类精子细胞的实验。 nature.com 截图

多年后,纪家葵正在研究如何结合干细胞与基因疗法去帮助患有遗传疾病的患者。

现在纪家葵的希望是在中国未来空间站上做更多有创新性的实验。“太空探索对我来说有很自然的吸引力,小时候仰望星空有很多好奇,也喜欢读太空科幻故事。但真正做实验时,必须扎扎实实地一步一步去实现。”

(原标题:泛“舟”太空,他的实验事关人类太空生育)

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