人类的心脏细胞，暴露在宇宙辐射中时，会发生什么反应？

刘金栋

地球磁层保护我们免受有害宇宙射线的伤害，但在这个天然屏障之外，宇航员受到的辐射高达海平面的100倍。辐射风险是欧空局研究工作的焦点，在去年举办了第一个“辐射暑期学校”培训学生，激发研究太空辐射对人类影响的新想法。年轻的学生接受了辐射物理和生物学的相关课程知识介绍，而且在欧洲各地欧空局的一些合作粒子加速器中进行生物实验。
照射干细胞
最好的提案赢得了实验中启动加速器和发射原子粒子的机会。2019年辐射暑期学校的一等奖授予了德国研究人员埃米利亚诺·博莱萨尼(Emily Iano Bolesani)，他渴望识别心脏细胞暴露在宇宙辐射中时的病理生理反应。为此，埃米利亚诺提议使用干细胞培养心脏组织结构，然后将其放置在德国达姆施塔特的gsi亥姆霍兹重离子研究中心粒子加速器的接收端。


这一方法的新奇之处在于：培养心脏微组织来模仿人类心脏的细胞组成。埃米利亚诺想要找出哪种类型的细胞最容易受到辐射损伤（心肌细胞、内皮细胞、平滑肌细胞或成纤维细胞）并确定它们是如何相互影响的。这些数据将有助于创建一个分析模型，以预测细胞在面对辐射时将如何相互作用。来自汉诺威医学院的埃米利亚诺说：我希望该系统将来也能用来筛选可能防止细胞受到辐射损伤的分子。


使用提供的独家设备是令人兴奋的，但更重要的是，这项研究可能会对限制放射治疗后对心血管系统的有害影响产生直接影响。这一策略未来可能会扩展到其他器官，可能有助于在探索深空的同时保障宇航员的健康。埃米利亚诺与一个团队合作，提出了一个更详细的想法，在太空飞行前后收集宇航员的细胞。从宇航员细胞中生长出来的组织和器官可以放在粒子加速器的光束下，观察它们对模拟太空辐射的反应。


这项研究可以阐明个体对太空辐射反应背后的细胞和分子线索。每个人对辐射的敏感性不同，这是放射治疗的一个问题，因为它会影响地球上治疗的效率，也会对暴露在太空辐射中的宇航员产生影响。这项潜在后续研究背后的另一个问题是，细胞在太空飞行过程中是否会适应，并在返回地球后‘记住？表观遗传和生理变化是否会持续更长时间？换句话说，太空飞行是否被‘捕获’为我们DNA中的足迹？


（上图所示）理想化了太阳风如何塑造金星(上)、地球(中)和火星(下)的磁层。与金星和火星不同，地球有一个内部磁场，当太阳风的带电粒子离开太阳时，它们会偏转，在地球周围产生了一个“气泡”-磁层。火星和金星，不会产生内部磁场，太阳风的主要障碍是高层大气，即电离层。就像在地球上一样，太阳紫外线将电子从这个区域的原子和分子中分离出来，形成了一个带电的电离气体区域：电离层。图片：ESA


博科园｜研究/来自：欧空局
图  片：欧空局（ESA）
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