4月24日17时17分,神舟二十号载人飞船在酒泉成功发射。此次被安排在中国航天日的重要发射,除了三位宇航员外,6条来自华南理工大学医学院的斑马鱼也一同进入太空,成为名副其实的“鱼航员”。
发育生物学领域专家、华南理工大学医学院教授王强在接受采访时介绍,团队在酒泉卫星发射中心密切检测金鱼藻与斑马鱼的状态,确保其在封闭水生生态系统中处于最佳健康水平。“等状态稳定后,我们会把合适的样本放入系统,并完成一段时间观察,随后安装入飞船。”
已经装配好的实验单元
王强向记者分享,他们已经提前完成实验单元装配,24日上午顺利将实验单元移师发射场,本次团队在酒泉卫星发射中心的任务圆满落下帷幕。“第一次在现场观看火箭发射,很激动也很期待。为祖国感到自豪,也为科研工作感到自豪。”他说道。
实验单元正在运往发射场
记者了解到,本次实验从技术到规模均较去年有所提升。斑马鱼由原来的四条增至六条,包括三条基因敲除个体。水生系统除了金鱼藻外,新增氧气包辅助紧急状况供氧,形成微型闭环生态系统。
斑马鱼是开展生命健康研究的重要模式动物,它的基因组与人类基因组高度相似,被称为“水中小白鼠”。“斑马鱼的生命周期约为三年。如果人的生命周期以90年计算,那么斑马鱼在空间站生活一个月,就相当于宇航员生活两年半的时间,足以观察明显变化。”王强说,“这对航天员健康保障和地球上的心血管疾病研究都有参考意义。”
从鱼缸到太空:让斑马鱼游向宇宙的背后
俗话说:“在家千日好,出外一时难”。更何况这一次斑马鱼要外出的地方是太空?无论是在地面,还是在空间站里,本次研究都面临着重重挑战。
“在制备斑马鱼WWP1基因突变体时,一开始就遇到了困难。”团队成员、华南理工大学医学院博士生李想介绍道。由于WWP1基因在斑马鱼基因组中重复序列较多,很难找到合适的基因打靶位点。为此,团队利用CRISPR/Cas9系统,在胚胎中尝试了40余条sgRNA和20多对鉴定引物,花费近一年才构建出稳定的突变体。
实验任务进入发射场关键阶段后,如何将实验所需斑马鱼和金鱼藻从广州安全运送至千里之外的酒泉,也成为挑战。华南理工大学与广铁集团沟通协调,通过高铁将“鱼航员”护送至发射地,保障了后续工作顺利推进。
此外,在微重力环境下完成鱼体麻醉与样本回收也是难题。科研团队在中国科学院上海技术物理研究所田清教授指导下,反复比较自动与手动回收方案,最终采用由航天员注入麻醉剂、使用镊子手动取样的方式。为此团队专门优化了取样口结构,确保操作安全可行。
像上述这样的问题,团队克服了一个又一个,成功为斑马鱼踏上“宇宙旅程”扫清障碍。
华南理工团队成员在发射现场合影
除了生理研究,此次实验也关注水体、植物与动物间的相互作用。“这是一个符合我们中国人‘天人合一’哲学理念的研究课题,我们希望了解如何预防微重力对人类生命健康的影响。”
天高任“鱼”飞:探秘为“鱼航员”护航的学科实力
滴水穿石,非一日之功。王强说,6条“鱼航员”一飞冲天的背后,有着学校和学院的坚定护航。
华南理工大学医学院成立于2014年。依托学校深厚底蕴和综合实力,建立起了由国家高层次人才领衔的师资队伍,建成了“学士、硕士、博士”完整的人才培养体系,走出了一条“有特色、研究型、国际化”的建设创新之路,形成了独特的“医工结合”模式。2017年,临床医学学科就进入国际高水平学科行列。目前,华南理工大学医学院进入《医学界》发布的中国最佳医学院校综合排行榜前50强。
医学院积极加强与海内外高水平医学院校交流合作。学院教师坚持科研创新,高水平科研成果不断涌现,参与多项国家、国际重大科研项目攻坚。学院学生多次在全国基础医学实验技能创新大赛获奖,或以第一作者身份在顶尖杂志发表专业论文。
酒泉卫星发射中心
“学校和学院特别重视高水平科研平台的建设,”王强组建起胚胎发育信号转导实验室,以斑马鱼为模式生物,结合细胞生物学、分子生物学、多组学等技术,研究发育生物学的基本过程。
在学校的支持下,医学院为发育生物学与再生医学团队提供接近3000平方米的科研实验场地,建有2间斑马鱼鱼房、3间独立的细胞培养间,可放置约10000个斑马鱼养殖缸,能同时养殖300000条成年斑马鱼,可为5-8个课题组提供相对独立的斑马鱼养殖空间。
结合在基础研究和临床医学方面的综合优势,华南理工大学面向人民生命健康,还在2023年成立了教育部发育与疾病医药基础研究创新中心,致力打造具有重大国际影响力的发育缺陷疾病研究、应用与转化全链条创新高地。该中心由王强担任负责人,聚焦“胚胎生长发育和组织器官稳态维持”科学前沿,近年来在胚胎发育相关出生缺陷、神经系统疾病等方面取得了重要突破:相关成果在Nature子刊等国际顶尖期刊发表;2024年,牵头获批国家重点研发计划“血管与心脑发育及稳态维持的协同机制”。中心研究成果为相关疾病合理用药提供了重要线索,助力发育缺陷疾病研究与生物医药产业的发展。
文|记者 李可欣 王倩 陈亮 王隽杰 通讯员 华轩图|受访者、通讯员供图