临发射前在发射塔架上的天舟一号

在不久前发射的天舟一号货运飞船上，科学家们首次开展了太空中人胚胎干细胞分化为生殖细胞的实验。这项实验将研究太空环境对人类生殖的影响，并探索人类在太空生育后代的可能性。

作为该项目负责人，清华大学医学院研究员纪家葵表示：这是一项史无前例的研究。这项研究的目的在于阐明太空微重力环境下生殖细胞发育与成熟的基本规律、探索胚胎干细胞分化的分子机制，进而为克服空间环境对人类生殖可能带来的影响提供理论依据和技术支持，并为胚胎干细胞分化研究提供新的实验模型。

根据相关专家的介绍，在已知的空间环境中，微重力、辐射以及强磁场环境对人类的影响最大。而在这些因素当中，微重力的影响尤为明显。据介绍，为了最大程度减少太空微重力环境对航天员可能造成的伤害，美国、苏联、俄罗斯和欧洲空间局利用有人和无人飞船以及空间站、航天飞机等进行了大量的动物航天实验，为空间生物学提供了许多宝贵资料。然而，有关空间微重力对人体生殖能力影响的研究尚处于初级阶段，研究结果十分有限。现有的结果主要是通过短期检测航天员生殖激素水平，间接地分析太空微重力对人类生殖健康的影响。

目前，想要直接研究太空环境对生殖细胞的影响有一定困难。由于实验要求对航天员的健康检测都是无创伤性的，因此只能取一些航天员体液、血液样本，几乎无法直接研究航天员的生殖细胞。因此，需要构建一个体外平台来对生殖细胞做研究。纪家葵团队选择了用人的胚胎干细胞来分化成生殖细胞。

医学院博士研究生熊杰、王楠与导师纪家葵摄于文昌发射基地

纪家葵团队曾于2009年在权威学术刊物《自然》杂志上发表文章，介绍了在世界上首次用人的胚胎干细胞分化培育出原始生殖细胞以及类精子细胞。目前该团队正在开展人胚胎干细胞分化为类卵子细胞的实验。

纪家葵说：“人的干细胞首先能分化出原始生殖细胞，继续分化一段时间才能达到类精子和类卵子的阶段。越往后越困难，因为细胞分化时间越长，对实验条件的要求就越高。”

虽然国际上也有其他科学家做过类似的实验，但是都没有使人生殖细胞分化到这样成熟的阶段。2015年英国科学家与以色列科学家合作，用人的干细胞分化出原始生殖细胞。2016年日本科学家用小鼠的干细胞分化出类卵细胞。

“由于实验中细胞是在体外培养的，尽管按照很多科学指标对比，这些体外培养出的细胞与体内细胞非常接近，但只能称为类精子和类卵子，因为还不能完全验证它们是否具有等同于精子或卵子的功能。”纪家葵说。

  研究人员在清华医学院进行地面对比实验

他说，由于航天飞行条件限制，微重力下在细胞和分子层面所做的干细胞分化研究工作还比较少。至今，绝大部分有关空间细胞生物学和分子生物学的研究都是在模拟微重力环境下进行的，在真实太空环境中研究人类胚胎干细胞的分化仍是空白。目前的研究工作尚未涉及太空微重力对人类胚胎干细胞分化和人类生殖细胞形成的影响。

纪家葵说：“在地面实验中，人胚胎干细胞一般经过6天培养就能得到原始生殖细胞，大约经过两周能分化为类精子和类卵子。此次在天舟一号上的实验持续30天。太空实验中的胚胎干细胞能分化到什么阶段，目前还是未知的。在微重力环境下，我们不知道细胞分化是不是会比地面重力条件下延迟，如果减慢又会相差多少。我们的目标是至少看到原始生殖细胞第一个阶段的出现。”

他解释说，实验人员将通过遥控在天舟一号上的空间生物反应器，实现定期更换含有不同诱导因子的培养液，进而诱导人胚胎干细胞分化为生殖细胞。根据传输回地面的实时显微成像图片，可以判断胚胎干细胞的分化情况。通过进一步与地面重力环境下对照组的比较，能够分析生殖细胞在微重力环境下的诱导效率和形态特征。

利用荧光报告系统跟踪体外分化干细胞后生殖细胞的形成

清华大学、中国科学院、浙江大学等八家高校人员到清华医学院完成地面对比实验

*本文大部分文字材料转载自新华社< <天舟一号上的神奇实验：人类能否在太空生育后代，从小小细胞开始探索>> (http://mp.weixin.qq.com/s/FgX3Yk8YCws8xezFkNBdQg)