他們將干細胞送上天，太空早期造血有望實現

“3、2、1，點火！”話音剛落，一道火光緩緩上升，劃破漆黑長夜。

這是在5月10日晚21時23分，天舟六號貨運飛船在海南文昌發射場成功發射的情形。

看著天邊的火光漸行漸遠，慢慢消失，中國科學院深圳先進技術研究院醫藥所能量代謝與生殖中心副研究員雷曉華激動又緊張。

六年了！他終于等到再次將自己的研究送往太空。這一次，他將帶領課題組負責中國空間站空間微重力下人多能干細胞3D生長及組織構建研究。

這項研究任務有望在國際上首次實現干細胞在太空早期造血，并闡明微重力影響人多能干細胞向早期造血分化的作用機理。

激動之余，雷曉華眉頭并沒有舒展，他心想，機會太難得了，下一次“上天”的機會不知又在何時。干細胞成功上天后開展的一系列研究，只許成功，不許失敗！

就在6月4日，神舟十五號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。當天，在北京舉行的載人空間站第四批空間科學實驗樣品交接儀式上，載人航天空間應用系統副總指揮王強向雷曉華移交了神舟十五號乘組帶回的干細胞實驗樣品。接下來，雷曉華團隊將對實驗樣品低溫冷藏保存運回實驗室開展全方位的檢測分析，通過與地面對照實驗結果比對，尋找太空環境影響人多能干細胞早期造血分化的分子機理。

6月4日，在北京舉行的載人空間站第四批空間科學實驗樣品交接儀式 受訪者供圖

發射前的晝夜奮戰

5月10日零點16分，時間撥回到天舟六號發射前的第21小時。

雷曉華坐在監視器前，緊張地看著自己的得力學生在實驗操作臺進行發射前的細胞制備任務。

就在剛剛，他被工作人員告知，為確保實驗順利，只有具體操作實驗的研究人員才能進入實驗室。就這樣，作為導師的雷曉華順理成章地被“拒之門外”。

看著學生將細胞接種到培養盒中、進行人多能干細胞的分化、液袋加載、管路連接、排氣泡、實驗單元組裝……雷曉華一步也不敢離開。

排氣泡是最難也是最費時間的一環，因為送上太空的干細胞培養皿中不能有一絲氣泡，否則將會干擾細胞成像，導致整個項目失敗。

“我這個不做實驗的比做實驗的還緊張！心里就像家長送孩子高考的心情一樣。”雷曉華笑著回憶道。

5月10日，團隊成員臨射場實驗室進行細胞加載和單元排氣泡實驗 受訪者供圖

上午9點25分，距離發射時間還有12個小時。雷曉華已經在監視器前坐了9個小時。

實驗室的門終于打開。學生馬馳原、張文雅走出實驗室。看著他倆摘下口罩，臉色平靜，雷曉華心中一喜，排氣泡沒出問題，看來任務完成了一半！

確認無誤后，中國科學院空間應用工程與技術中心、中國科學院上海技術物理所的專家共同開始了臨射前實驗任務的驗收工作。

“實驗單元飛行件組裝驗收、臨射安裝模塊驗收等等，每一項實驗任務后面都要簽字，確保過程中沒有任何風險問題。”雷曉華說。

下午4點37分，此時距離發射還剩下不到五小時。

這時，干細胞實驗單元的臨射安裝模塊已經成功轉運到天舟六號的發射塔架，技術人員正在完成對實驗單元進行臨射安裝、細胞單元裝置加電等重要任務。

晚21點23分，火光劃破天際，天舟六號成功發射。直到這時，雷曉華和學生才長舒一口氣，終于把干細胞送上天了，大半個月以來的晝夜奮戰總算沒有白費！

太空早期造血有望實現

經過1天的飛行，天舟六號于5月11日成功與空間站組合體對接。5月12日，干細胞實驗單元由航天員轉運至問天實驗艙并順利安置在生物技術柜中。經過了長達半個月的在軌實驗，實驗樣品于6月4日被送回地面。

“在軌時，干細胞狀態良好，采集的圖片清晰。目前，采集的數據符合我們的預期。”雷曉華說道。

他表示，這項實驗任務完成后，我國將有望在國際上首次實現干細胞在太空早期造血，并闡明微重力影響人多能干細胞向早期造血分化的作用機理。為今后進一步開展空間環境下干細胞分化及其再生醫學打下堅實的基礎。

項目研究方案的示意圖 受訪者供圖

為什么要大費周章地把干細胞送上太空？

“因為人多能干細胞具有幾乎無限的增殖潛能，可分化成為人體內任何細胞類型，是用于再生醫學研究的極佳細胞來源。”雷曉華解釋道。

此前，美國宇航局和歐空局的科學家便已多次報道了利用空間飛行任務中開展的干細胞生長和組織再生方面的研究成果。

而我國在這個領域與歐美發達國家相比還有一定差距。

此次，雷曉華課題組將人多能干細胞接種于空間細胞培養模塊中，通過搭載天舟六號貨運飛船進入中國空間站問天艙開展空間微重力環境對干細胞的造血分化研究。

這項實驗又是如何實現地空研究的呢？

雷曉華說，干細胞在軌分化培養的各個階段圖片，可通過空間實時顯微自動成像來捕獲，再將圖片下傳到地面。細胞整個培養過程通過在軌自動換液來完成，培養結束后，樣品會自動固定并被移入空間站的低溫冷藏柜中保存。

由于資源限制，本次任務中雷曉華團隊只開展了部分實驗，后續他們還將開展人誘導多能干細胞在空間微重力環境下的3D生長研究，通過長時程的在軌培養，對在軌實驗和地面平行對照實驗樣品的比對和分析，來探討空間環境下干細胞3D生長的規律及微重力對干細胞生長影響的作用機理。

團隊成員在演練實驗中獲取的人多能干細胞3D 生長圖像 受訪者供圖

空間生命科學需要航天精神

這次在文昌發射場的晝夜奮戰，讓雷曉華想起導師段恩奎在6年前送給自己的一首詩中寫道：

“去年四月間，爾等在酒泉，”

“胚胎搭衛星，長到囊胚圓。”

“相隔僅一年，Esc又飛天，”

“老小豈能顧，晝夜文昌戰。”

2016年4月，在酒泉衛星發射中心，還在中國科學院動物研究所工作的雷曉華便跟著時任中國科學院動物所黨委書記、副所長的段恩奎研究員，作為核心骨干人員參與到實踐十號返回式實驗衛星的實驗任務中，開展小鼠早期胚胎的太空發育研究。

2017年，僅僅相隔一年，雷曉華與段恩奎又來到文昌發射場，這次雷曉華作為課題的實際負責人參與到天舟一號的實驗任務中，開展小鼠胚胎干細胞的太空增殖和分化研究。

為確保兩次在軌實驗順利，兩年間，雷曉華自己也記不清經歷了多少次地面匹配和演練實驗。“發射任務一旦開始，至少一個月不能回家。臨射前的演練工作很重要，我們需要將每個實驗步驟、每一環節的時間精準到每分每秒，絕不能耽誤飛船發射時間。”他說。

功夫不負有心人，這兩項研究都很成功。2018年，雷曉華以第一作者的身份在《細胞—增殖》上發表封面文章，首次成功獲得胚胎干細胞實時在軌培養顯微圖像，發現空間微重力有利于增強干細胞的干性和三維樣的生長特性。2020年，雷曉華再次以第一作者的身份在《國家科學評論》上發表封面文章，揭示了在國際上首次實現哺乳動物植入前胚胎的太空發育。

“精益求精，分秒不差。在討論關鍵技術時，不惜激烈爭論、不怕紅臉、絕不遷就，但能就事論事，不計前嫌，講團結，朝共同目標努力。”段恩奎對自己的得力門生給出了極高的評價。

2020年，雷曉華受深圳先進院醫藥所能量代謝與生殖研究中心主任張鍵的邀請，加入深圳先進院，成為一名學科帶頭人，繼續在空間生命科學領域開拓前行。

與6年前相比，雷曉華身份已有了轉變。這次“文昌之戰”，他是導師，帶著自己的學生參加到實驗項目中，并成功將人類多能干細胞送上太空，他說，這就是一種傳承。

雷曉華（中）與學生馬馳原（右）、張文雅（左）在火箭轉運現場 受訪者供圖

“此次參與到實驗中的兩位學生都很優秀，其中一位還是碩士生，他們都能獨立完成任務。”談到自己的兩位學生，雷曉華贊不絕口。

作為深圳先進院聯合培養碩士生，張文雅是團隊中年齡最小的一員，她感嘆道：“當火箭如同太陽般升空的那一刻，我知道我的文昌發射任務圓滿完成了。這絕對是我人生和學術生涯中最令人難忘、深刻的經歷！”

“有些人可能窮極一生，都不能親眼目睹一枚火箭的發射，而我們可以參與空間站的實驗項目，真是太幸運了！”回顧在發射場的20多天經歷，深圳先進院聯合培養博士生馬馳原說，“除了承受內心的壓力以外，認真思考并準備意外問題的解決預案，這兩點經驗對我以后的工作和學習都很有幫助。”

想要在空間生命科學領域有所建樹，絕不是一人努力攻關便可以實現，更需要團隊的默契協作，同時還依賴于我國航天事業的發展。

“‘特別能吃苦，特別能戰斗，特別能攻關，特別能奉獻’是航天精神，我覺得空間生命科學研究也需要航天精神，真正在這個領域出好的成果，就是要嚴謹、要吃得了苦，還要經得起等待。”雷曉華說。

隨著我國航天事業發展的越來越好，科學家們從事空間生命科學研究有了更多可能性。相信在不久的將來，我國會有更多的科研人員投身到空間生命科學領域，探索浩瀚宇宙，造福人類。

雷曉華課題組與天舟六號實驗項目組成員 受訪者供圖