移民太空?先想想能不能生出孩子!—中国科学家首次证实哺乳早期动物胚胎可以在太空中完成发育

来源:中国日报网
2016-04-17 15:47:59
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移民太空?先想想能不能生出孩子!—中国科学家首次证实哺乳早期动物胚胎可以在太空中完成发育

卫星发射前4小时的小鼠2-细胞胚。

移民太空?先想想能不能生出孩子!—中国科学家首次证实哺乳早期动物胚胎可以在太空中完成发育

卫星发射80小时后的小鼠胚囊。

中国日报4月17日电(记者 程盈琪)4月6日,我国首颗微重力科学实验卫星实践十号返回式科学实验卫星发射升空。近日,通过卫星回传的高清图片,我国科学家首次观察到了小鼠早期胚胎的全程发育。这是世界上首次证实哺乳动物的胚胎可以在太空中完成完整的发育过程。

负责这项实验的生殖生物学家、中国科学院动物研究所段恩奎研究员告诉记者,哺乳动物的胚胎发育通常从受精卵开始,胚胎经历了2-细胞胚、4-细胞胚、8细胞胚等,直到发育成胚囊,才能在母体的子宫内着床。迄今为止,世界上还没有一项研究能够明确回答,哺乳动物的早期胚胎在太空微重力条件下,是否可以正常发育。

“虽然人类移民太空对我们来说还是一件很遥远的事,但是有必要从理论上搞清楚,人类移民太空后能否正常生存、生活、繁衍后代,这就是我们这项研究的意义所在,”段恩奎说,“通过这项实验,我们证实了哺乳动物的胚胎是可以在太空微重力条件下完整发育的,这是整个生殖过程中非常重要的一个环节。”

世界上首次尝试在太空中进行哺乳动物胚胎发育实验的是美国。1996年11月19日,NASA Columbia航天飞机STS-80搭载了49枚小鼠2-细胞胚胎飞向太空,但是这些胚胎全都没有发育。由于太空实验的费用高昂,NASA实验失败后的十年间,世界上没有国家再进行过类似的实验。2006年,中国在实践八号育种卫星的留轨舱搭载了4-细胞胚的小鼠胚胎,并首次从太空中获得了胚胎状态的实时摄影图片。但是这次试验中,胚胎也均未能发育。

“实践八号胚胎发育失败以后,我们对实验设备进行了全方位的改造,包括研发了胚胎密闭培养体系,研制了适用于太空培养的特殊培养液以及胚胎冷冻、解冻的新技术等,”段恩奎说。实践十号搭载了一个装有小鼠胚胎样品的胚胎培养箱。在这个只有家用微波炉大小的载荷内,装有一个携带了6000余枚小鼠胚胎的固定单元和4个携带着150-200个不等胚胎的成像单元。成像单元中的照相机每隔4个小时就对这些胚胎拍照,记录它们的发育状态。这些图像显示,在卫星升空后的96个小时内,载荷内的小鼠细胞已经完成了从2-细胞到胚囊的完全发育。

“这次实验的成功标志着人类空间探索中的一个重要里程碑,是小鼠胚胎发育的一小步,却是整个人类繁殖技术的一次巨大飞跃,”美国斯坦福大学的薛人望教授告诉中国日报。薛人望说,除了用于未来进一步研究人类在太空中的繁殖技术以外,本次试验中研发的胚胎密闭培养体系还可用于为来自发展中国家的不孕不育夫妇提供试管婴儿的服务,因为这些国家的人们难以获得那些高精尖的胚胎培养仪器。以色列特拉维夫大学的生物医学工程教授David Elad告诉中国日报,本次实验的成功不仅是辅助生殖技术的一次飞跃,在科学上也是一项卓越的成就。

“从2-细胞胚到胚囊这个发育阶段,对于胚胎的成功着床和之后胎儿的发育是至关重要的。在这个阶段,胚胎会完成大量的遗传转化,这些转化既受生物起源的影响,也受环境因素的影响。在以往对人的体外受精研究中,仍有许多胚胎最终无法发育成囊胚。而在太空微重力条件下,不进行人工干涉就能完成2-细胞胚到胚囊的整个发育过程,反映出研究团队对早期生殖过程中各种生物因素的深刻理解以及对尖端技术的高水平应用,”David说。

“这项具有里程碑意义的发现是段恩奎教授及其团队在过去十年间不懈努力、辛勤耕耘的结果,”加拿大UBC大学医学院副院长Peter C.K. Leung教授告诉中国日报。他表示,这项成果不仅影响巨大,而且对于拓展繁殖生物学的新前沿以及促进人类健康福祉均有深远意义。

实践十号主要的科学目标是利用太空中微重力等特殊环境,开展涉及微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科学、空间辐射效应、重力生物效应、空间生物技术6大领域的19项科学实验,研究在微重力条件和空间辐射条件下物质运动及生命活动的规律。该卫星总设计寿命15天,届时将利用返回式卫星技术按预定程序返回地球。卫星返回后,科学家将对发育了的小鼠胚胎进行进一步的实验分析。

(编辑:富文佳 程尔凡)

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