嫦娥五號奔月背後,是太空治癒癌症的大國競賽

文/黃絨 特約撰稿員

核心提要

1. 中國空間站2022年將發射升空建成，此前傳聞中國拒絕美國的項目申請並非事實，實際上由於很多項目是多國研究機構聯合申請，本質上並不存在哪個國家獲準進駐「天宮」與否的問題。

2. 「太空腫瘤研究」是空間站首批研究計劃之一，將對癌症病因的理解產生重大科學影響，並為癌症的預防和治療提供新的視角。埃隆·馬斯克的「太空探索公司」的「龍」飛船也接受了雪梨科技大學研究員約書亞·周通過減少重力阻礙癌細胞分裂和擴散的樣本研究。

3. 默沙東公司的PD1藥物是目前國際空間站實驗室取得的最大成功。FDA目前已批准該藥用於治療黑色素瘤、肺癌等數十種腫瘤治療，是目前全球國內外使用最多的免疫藥物。

4. 2017年中國的「天舟」貨運飛船就已介入太空零重力對癌細胞作用的研究。2022年中國與聯合國合作的太空癌症實驗將更進一步，基於三維的癌細胞，研究癌細胞中由於重力作用產生的未知的「噪音」。

中國空間站美國科研項目被否決事件真相

中國空間站到2022年，才能發射升空建成。但圍繞中國空間站的研究項目，則不斷曝出「爆炸性」的消息。

日前一則來自於自媒體的消息炒得沸沸揚揚，原文說：「中國空間站消息：中國已經收到了27個國家的申請，中方在評核後，已批准了18個國家進駐天宮空間站的資格。值得一提的是美帝也申請了，不過已被直接拒絕了。」這則語意含糊的消息，由於國內多家媒體的跟進，使得這一傳言越演越烈。

其實，這並不是什麼新聞，此事發生在1年多前，聯合國外層空間事務處（UNOOSA）和中國載人航天局（CMSA），於2019年6月12日在維也納和平利用外層空間委員會第六十二屆會議期間，聯合宣布了中國載人空間站全球試驗項目申請的遴選結果。整個項目申請始於2018年5月，此後共收到了42份申請，相關機構來自27個國家和地區，最終入選項目涉及比利時、中國、法國、德國、印度、義大利、日本、肯亞、荷蘭、挪威、墨西哥、波蘭、秘魯、俄羅斯、沙烏地阿拉伯、西班牙和瑞士。由於很多項目是多國研究機構聯合申請，所以本質上不存在哪個國家獲準進駐「天宮」與否的問題。

這可能就是中國空間站「拒絕」了美國科學家的申請傳聞的來源。《自然》雜誌專門就相關問題進行了查詢。UNOOSA（聯合國外層空間事務處）的一位發言人告訴《 自然》雜誌 ，自2011年以來，未經美國國會批准，禁止NASA研究人員與中國航空方面合作。事實上，中國空間站並沒有排斥美國科學家的項目申請。一個最大的可能就是，這些項目對於中國空間站來說，並不重要。特別重要的項目，也並不會得到美國國會的批准。

這就是中國拒絕美國項目傳聞的來龍去脈。

雖然這則新聞沒有什麼實質的意義，但卻曝出了中國空間站雄心勃勃的科學試驗計劃，包括一個探索DNA如何在太空中變異的項目。以及引人矚目的「太空腫瘤研究」計劃。

馬斯克「龍飛船」與中國空間站

的「太空腫瘤」研究

這個非同尋常的「太空腫瘤」癌症研究項目已經獲得中國官方批准，將在不久後啟動的中國太空站上進行。

據獨家獲悉的消息稱，計劃於2022年由中國建成的新國際空間站，首批九個國際合作實驗項目裡，有一個與癌症有關的，由挪威科技大學、法國國際航天大學以及荷蘭和比利時研究機構共同提出的「太空腫瘤研究項目。

全稱為《太空腫瘤：來自個體內健康和腫瘤組織的3D類器官培養物由於空間條件導致的早期突變特徵研究》項目，該項目將研究微重力和宇宙 輻射 在腫瘤生長和發育中的作用。

據了解，在中國空間站這些已通過項目所涉及的科學領域包括天文學、太空醫學、太空生命科學、生物技術、微重力流體物理學、微重力燃燒和太空技術。其中，與生物科技相關的佔據一大部分，這主要是因為天空失重環境和宇宙射線已被普遍認為能夠為生命科學探索創造一個獨特空間，會直接影響從細胞合成藥物研發的方方面面。

聯合國外層空間事務辦事處主任西蒙內塔表示：「正如該項目所展示的那樣，太空正在不斷為人類前進開闢新領域，旨在尋找減少腫瘤的新方法，這是我們這個時代的主要殺手之一。」它被認為將對癌症病因的理解產生重大科學影響，並為癌症的預防和治療提供新的視角。

無獨有偶，今年6月上旬，埃隆·馬斯克的「太空探索公司」披露了一項「龍」飛船升空，恢復自主向國際空間站運送人員、物資和實驗後的神秘任務。一項與癌症有關的研究將在國際空間空間站實施，頗為引人注目：它是澳大利亞科學家提出的：太空失重狀態可以殺死大量癌細胞。

腫瘤醫學家們認為，如果一切如模型推演的那樣，零重力可殺死腫瘤。那麼，人類的症症治療，將進入一個全新的時代。

| 「太空腫瘤」項目是聯合國外層空間事務局和中國載人航天局選擇在即將發射的中國空間站上進行的九項研究計劃之一

霍金生前假設被華裔科學家實現：

實驗表明，零重力條件下80%以上癌細胞被殺死。

首上太空測試品為卵巢癌樣本

雪梨科技大學生物醫學工程研究員約書亞·周（Joshua Chou）從2014年起便開始研究微重力如何影響人體中的癌細胞。據周自己介紹，他的研究靈感來自與已故的物理學家史蒂芬·霍金的一次交談，霍金談到，宇宙中沒有什麼能抗拒重力，後來，當周的一個朋友被診斷出患有癌症時，他想起霍金所說的話，並開始琢磨：「如果我們讓癌細胞脫離重力作用，將會發生什麼呢？」

從理論上說，重力和癌症，看似不相關，分屬物理和化學領域，但其實存在著密切聯繫。癌症作為一種疾病，簡而言之，就是一種壞細胞開始不受控制地分裂並擴散到身體某些部位並佔據那裡，癌細胞最初聚集在一起，在體內形成實體瘤，等到這種實體瘤生長到一定程度，就會發出信號，通知壞細胞侵入健康組織，例如肺、腦、肝和胰腺等。

當前癌症研究最大的困惑在於，沒人確切地知道癌細胞發展到什麼時候會發出信號。 但是，癌症生長和擴散過程似乎表明，存在一種手段，使細胞能夠相互感知並一起吸引而形成腫瘤，據生物醫學研究人員已經掌握的知識，這種手段只有通過機械力，並且這些力在引力很大的環境中起作用。這就是減少重力阻礙癌細胞分裂和擴散成為一種可能。

周自己正好在太空醫學研究方面有一些經驗。在哈佛大學工作期間，他曾參與了一個項目，開發一種治療骨質疏鬆症的藥物，相關部分研究就是在國際空間站（ISS）上展開。正如周所說：「這次的經歷使我第一次看到，太空環境可以影響我們對細胞生物學和疾病的理解，於是我想說，為什麼我們不能將相同策略應用於研究其他細胞和疾病呢？」

| 中國空間站核心模塊的面板視圖

於是，周和他的團隊先花了1年半時間來做準備，2018年在實驗室中測試了微重力對癌細胞的影響。為此，他的一名研究生製作了一種設備，這一設備本質上是一個紙巾盒大小的容器，內部裝有一個小型離心機。不同的癌細胞被安置在離心機裡的一系列小隔離艙中，然後將它們旋轉，直到它們經歷微重力的狀態。

「我們不可能開發出治療癌症的靈丹妙藥，因為每個人的癌症都不一樣，人們的反應也不同。但是我真正想知道的是：這些癌症有什麼共同點嗎？這就是為什麼我將它們放在微重力裝置中。」

結果，在處於零重力狀態下僅一天後，研究人員發現80%以上的癌細胞死亡。

「我們從身體的不同部位中提取了四種不同類型的癌細胞，包括乳腺癌、卵巢癌、肺癌和鼻咽癌，並將它們置於微重力條件下。我們發現，在24小時內，這些癌細胞中有80%至90%實際上死了，」周在一篇發表於《科學》雜誌的研究文章中說，他發現，微重力會使癌細胞感到迷惘並無法繁殖。

周最初的研究結果轟動一時。今年5月，研究團隊將癌細胞樣本，從澳大利亞送往美國，依照程序，在龍飛船發射前24小時，再將所有癌細胞樣本放入一個標準部件中，然後由火箭送到國際太空站，這些標本將在太空站停留28天後，最終被送回地球。周解釋說，通過那個專門設計的部件，設備抵達太空後會自動記錄其中癌細胞樣本在太空環境下的轉變，整個實驗周期為4周，因為這次只是要獲得有關癌細胞抵達太空後出現的初期反應。

被龍飛船送信太空的是卵巢癌樣本。周解釋說：「對我來說，乳癌是一種常見的癌症，但現存的乳癌患者生存率較高，同時，可以使用的治療方法也有很多。但是對於卵巢癌來說，卻並沒有太受人注意 ，同時，在個人層面上，因為我自己認識和關心的人患有這一疾病，所以，對我自己來說，這也是一個我個人關注的問題。」

| 這是一種在國際空間站廣泛使用的一種類器官 的細胞生長室

免疫藥物PD1的關鍵研發源於國際空間站的癌症試驗室，

它目前已被FDA批准用於黑色素瘤、肺癌、

頭頸癌、霍奇金淋巴瘤和胃癌等數十種腫瘤治療

那麼，如果這次所謂的太空微重力狀態下的測試成功，是否意味著將來人類就可以利用建造非重力環境來治療癌症病人呢？事實並非如此。周表示，這一研究的最終目的，是了解如何截斷癌細胞與周圍環境以及癌細胞之間的相互交流，然後讓研究人員可以開發一些針對這些癌細胞，讓它們誤以為自己活在太空狀態下的藥物，從而通過阻截它們繼續繁殖來治療病人。換句話說，理想情況下，這些療法不會構成治癒方法，但可以補充現有的抗癌醫療方案，與藥物和化學療法結合起來，新治療方法將有可能有效地減緩癌症在人體中的傳播，從而使傳統治療方法更有效，成本也更低。

周的團隊已與美國著名的梅奧診所（Mayo Clinic） 和哈佛大學達成合作協議，並會在未來兩年內，對不同種類癌症展開研究，並再度實施太空實驗，他們下一次的太空實驗預計會在2020年底前。他說：「我和我的團隊很幸運能夠有機會展開這項研究，因為這種研究非常罕見，我們將利用我們在太空實驗中的發現向各國研究界證明，太空生物學和醫學時代已經來臨。」

事實上，國際空間站（ISS）國家實驗室估為一個獨特的研究平臺。自誕生起，就吸引了各國那些喜歡創新的研究人員。這些研究機構希望利用微重力來解決地球上的複雜問題，例如癌症。在ISS國家實驗室，至少有數十個項目專注於與癌症相關的研究。

這些癌症研究項目包括：培養臨床級幹細胞以用於治療應用。蛋白改善藥物的發現和傳遞，以及測試效果更好或副作用更少的新療法。

這些項目中，最被寄予厚望的則是與癌症相關的新藥研發項目。 眾多的大型製藥公司，都在國際空間站尋求改進「3D細胞培養方法」，以進行更高精度的藥物測試，降低當前藥物發現工作的失敗率。而這些目前都已取得了初步成功。

在免疫藥物中大出風頭的默沙東公司的PD1藥物，中國民間俗稱的「K藥」，最初就源於在國際空間站實驗室的純化與結晶試驗，開發出了這款治療性單克隆抗體Keytruda®。 這是目前國際空間站實驗室取得的最大的成功。

這款名為Pembrolizumab的PD1免疫藥物，FDA目前已批准該藥用於治療黑色素瘤、肺癌、頭頸癌、霍奇金淋巴瘤和胃癌等數十種腫瘤治療。是目前全球國內外使用最多的免疫藥物。

| 默沙東的研究人員正在利用空間站獨特的微重力環境，探討使PD1這種需要數小時的輸注化療，變為幾分鐘的皮下注射的快捷方式

| 國際空間站的研究人員正從孵化器中，取出裝有癌細胞的設備。這裡面是癌細胞在微重力下的關鍵數據

新藥研發的失敗率（即達到臨床前或臨床試驗階段時）大於50％。這對於消費者和製藥公司而言都是沉重的負擔。經濟模型表明，在進行臨床試驗之前，僅將失敗預測率提高10％即可節省每種藥物的開發成本1億美元。

在一項由波音公司資助的研究中，Oncolinx Pharmaceuticals，LLC製藥公司正在使用國際空間站在「3D細胞培養物」中測試新型抗癌藥：抗體-藥物偶聯物（ADC）。這是一種新型免疫激活癌症藥物，據稱它將使用納米顆粒精準送達癌細胞，如果研製成功，將是一款可以避免所有化療相關副作用的有前景的藥物。

| 默沙東公司關於K藥的純化與結晶試驗的地面對照樣品（左）和航天樣品（右）的UV成像，清楚地顯示了微重力下生長的晶體的尺寸和分布更加均勻

中國2017年即用天舟飛船發射了德國的甲狀腺腫瘤研究，

2022年聯合國太空腫瘤項目，尋找癌細胞突變時的噪音？

太空中的零重力對癌細胞作用的研究，中國則早在2017年已開始介入。

德國科學家此前已經發現，重力環境對癌細胞有影響。德國中部馬格德堡大學的重力生物學和轉化再生醫學教授達尼埃拉·格裡姆（Daniela Grimm）2017年領導了一項測試太空中甲狀腺癌細胞行為的實驗，由中國的「天舟」貨運飛船搭載升空。而2022年中國將與聯合國合作、由挪威科學家設計的太空癌症實驗，將比澳大利亞的華裔科學家更進一步，因為實驗將基於被稱為類器官的三維的癌細胞。

挪威科學技術大學醫學與健康科學學院的研究主管特莉西亞·拉羅斯（Tricia Larose）說：「我們的計劃是，將來自同一人的健康組織和癌症組織的3D幹細胞類器官發送到太空。我們將研究突變，並研究失重和宇宙射線對細胞DNA的影響。」。

所謂類器官，是從成年人類幹細胞生長而來的，成年人類幹細胞是一種可以無限分裂並產生不同類型細胞的細胞。研究人員已經完善了生長類器官的結構，因此它們實際上具有模仿不同器官微小結構的能力。此前，人類在太空中展開的癌症研究使用的是更簡單的2D細胞，3D幹細胞更接近其自然形狀，並且具有模仿它們所創建的器官的特徵，無疑將為研究人員提供更好的信息。

拉羅斯的假設是，先前對2D細胞的研究表明，失重會對與腫瘤發展有關的基因表達產生影響，因此如果不受重力影響，癌症類器官的生長將減慢或停止。

與此同時，癌細胞中的突變可能會在細胞DNA中留下一種突變特徵，這在此前從未被研究過， 甚至這個概念就未曾被提出過。 她的理論是，由於重力作用，癌細胞中存在一些未知的「噪音」，健康細胞和癌症細胞都受重力影響，因此研究人員應該能夠在所有細胞的突變特種中檢測到這一點。

「當我們觀察癌細胞的突變特徵時，會有很多'噪音'。噪音是我們根本不了解的東西。」 拉羅斯說，「實驗過程的一部分是確定造成這種噪音的新原因。」

挪威宇航局人類太空飛行和探索負責人瑪麗安·文耶·坦蒂略（Marianne Vinje Tantillo）說，拉羅斯的提議解決了一些關鍵問題。，「如果我們能夠確定多少未知的『噪音』是由於重力引起的，那麼識別剩餘的未知因素也將更加容易」，「也許我們可以因此更進一步地了解癌症，並找到新的方法來對抗這種疾病」。

中國載人航天工程新聞發言人林西強表示，這次入選中外合作的「太空腫瘤」項目「將對癌症病因的理解產生重大科學影響，並為癌症的預防和治療提供新的視角。」 2016年3月，中國載人航天工程辦公室與聯合國外空司籤署《利用中國空間站開展國際合作諒解備忘錄》，圍繞中國空間站空間科學試驗與應用等方面，與世界各國開展合作，「太空腫瘤」為首批入選的來自17個國家、23個實體的9個項目之一。

根據2019年6月公開披露的信息，中國空間站規劃部署了密封艙內的16臺科學實驗櫃、艙外暴露實驗平臺以及共軌飛行的光學艙，支持在軌實施空間天文、空間生命科學與生物技術、微重力基礎物理等11個學科方向的數百項科學研究與應用項目。16臺科學實驗櫃將分別安裝在核心艙、實驗艙Ⅰ和實驗艙Ⅱ。核心艙科學實驗櫃即將完成初樣階段研製，實驗艙Ⅰ科學實驗櫃正開展初樣研製工作，實驗艙Ⅱ科學實驗櫃已全部完成關鍵技術攻關。

具體到拉羅斯領先的這個實驗項目，屆時，在空間站上，一組類器官將同時受到宇宙輻射和失重的影響，另一組類器官將放置在離心機中，使其承受與地球上相似的重力，這意味著它們僅受到宇宙射線的照射；第三組將被放置於免受宇宙射線影響的容器中，使其僅處於失重狀態。最終，對實驗結果加以比對，從而尋找拉羅斯所說的癌症突變中的「噪音」。

| 這是被送上太空的濾泡甲狀腺細胞。 這些癌細胞將在國際空間站的微重力環境中進行研究

太空治癒癌症的大國競賽

事實上，翻看國際空間站上的實驗項目記錄，與癌症相關的非常多，很多人都期待，利用太空完全不同的環境，尋找理解和治療癌症的新路徑。比如2018年美國國家實驗室和波音共同宣布的「太空技術」獎，該獎的三個國際空間站實驗項目都致力於癌症研究。Kernal Biologics，Inc.的一項研究將篩選用於白血病免疫療法的同選擇信使RNA，以此研發的藥物，據稱除了可以破壞癌細胞之外，還可能能夠區分癌細胞和健康細胞；MicroQuin的兩個項目，一個研究參與腫瘤形成和癌症存活的蛋白質，另一個開發和研究人類乳腺和前列腺癌的複雜3D模型。

梅奧診所的最新太空研究與中國空間站的試驗有一定關聯性，它的目的在於培養可用於人類治療的臨床級幹細胞，從而增強人類了解化學療法對癌症的打擊力，並可能為開發針對根除癌症的療法奠定基礎。另外，許多蛋白質結晶研究也正將其地面研究工作帶到空間實驗室，以尋求更大、更均勻的晶體，從而更好地生產新藥來控制癌症生長、改善藥物發現癌細胞和遞送方法。相對於太空結晶，地面實驗室中的蛋白質結晶通常會比較小且不均勻，這使得難以對其分子結構進行解釋。

總之，當前太空中展開癌症相關研究，正如火如荼地展開。記得2014年美國宇航局曾在一篇文章中寫道：「當我們展望未來的十年軌道空間站時，我們可以通過昨天、今天和明天的歷程，看到空間站在癌症研究中的作用。空間站是為研究人員提供長期微重力環境的關鍵，這一環境可以推動研究形成突破，為世界帶來好處。這場比賽終將結束，但通過一路接力，每個人都在儘自己的一份力量，在他人的努力基礎上，為更好，甚至沒有癌症的明天而努力。」