來源:hao123百家號(hào) 時(shí)間:2022-03-23 09:58:31
宇航員在經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的太空飛行回到地球后,經(jīng)常會(huì)感到“腿軟”,連站立都困難,這是因?yàn)橛詈絾T的身體在太空中會(huì)出現(xiàn)骨鈣的流失。在正常重力條件下,人體內(nèi)的骨鈣總是保持著動(dòng)態(tài)平衡,生成量和流失量基本一致,但是在微重力條件下,這種平衡會(huì)被打破,宇航員骨鈣流失的問題也成為了遠(yuǎn)距離太空旅行的一大難題。
美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)正準(zhǔn)備在本世紀(jì)的30年代將人類送上火星,這項(xiàng)為期三年的任務(wù)將使宇航員長(zhǎng)期處于微重力狀態(tài),這將導(dǎo)致他們出現(xiàn)骨鈣的大量流失。
但現(xiàn)在,NASA的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了能產(chǎn)生促骨激素的轉(zhuǎn)基因萵苣。有朝一日,宇航員們可以在太空中種植萵苣,只需日常食用就可以防止骨質(zhì)流失。研究人員將在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)(ACS)春季會(huì)議上展示他們的研究結(jié)果。
此前對(duì)執(zhí)行長(zhǎng)期太空任務(wù)的宇航員進(jìn)行的研究表明,他們平均每個(gè)月在太空中損失超過1%的骨鈣,這種情況被稱為骨質(zhì)疏松癥。“現(xiàn)在,國(guó)際空間站上的宇航員有一定的鍛煉方案來保持骨量,”正在會(huì)議上介紹這項(xiàng)工作的研究人員凱文·耶茨(Kevin Yates)說。
“但他們一般不會(huì)在國(guó)際空間站停留超過6個(gè)月?!毕啾戎拢竭_(dá)火星需要大約10個(gè)月的時(shí)間,宇航員在返回地球之前將停留大約一年來研究火星。
這項(xiàng)為期三年的任務(wù)可能會(huì)讓宇航員容易患骨質(zhì)疏松癥。一種含有人類甲狀旁腺激素(PTH)肽片段的藥物可以刺激骨形成,并有助于在微重力下恢復(fù)骨鈣量,但它需要每天注射,而且運(yùn)送大量的藥物和注射器并在太空任務(wù)中使用是不切實(shí)際的。
因此凱文·耶茨和他的同事們希望找到一種方法,讓宇航員自己制作,同時(shí)也能享用一些美味的綠色食品。而宇航員的日常飲食大多是罐裝和冷凍干燥的,新鮮食品嚴(yán)重缺乏。
“宇航員可以攜帶萵苣轉(zhuǎn)基因種子,這些種子非常小,你可以在一個(gè)拇指大小的小瓶里裝幾千顆種子,然后像種植普通萵苣一樣種植它們。他們可以根據(jù)需要利用這些植物合成PTH等藥物,然后吃掉這些蔬菜。”
在國(guó)際空間站,宇航員已經(jīng)證明他們可以在這種資源有限的環(huán)境中種植普通萵苣。NASA的科學(xué)家們開發(fā)了一種轉(zhuǎn)基因萵苣,可以讓宇航員通過食物補(bǔ)充PTH,而不是注射。為了提高PTH在人體內(nèi)的穩(wěn)定性和生物利用度,他們?cè)赑TH基因序列上附加了另一種蛋白質(zhì)片段,即人類抗體的片段結(jié)晶(Fc)結(jié)構(gòu)域。之前的研究表明,F(xiàn)c片段增加了附著的肽在血液中循環(huán)的時(shí)間,使其更有效。
研究人員通過用根癌農(nóng)桿菌(實(shí)驗(yàn)室中常用的能將基因轉(zhuǎn)移到植物上的一種細(xì)菌)感染萵苣細(xì)胞,將編碼PTH-Fc的基因?qū)肴n苣。然后,他們篩選了轉(zhuǎn)基因萵苣植株及其后代以生產(chǎn)PTH-Fc。
初步結(jié)果表明,平均而言,每公斤新鮮萵苣中,這些植物產(chǎn)生約10-12毫克的改性肽激素。根據(jù)耶茨的說法,這意味著宇航員每天需要吃約380克萵苣才能獲得足夠劑量的骨激素。
研究人員說:“我們現(xiàn)在正在做的一件事是篩選所有這些轉(zhuǎn)基因萵苣品系,以找到PTH-Fc表達(dá)最高的品種。到目前為止,我們只研究了其中的一些,我們發(fā)現(xiàn)平均含量為10-12毫克/千克,但我們認(rèn)為我們能夠進(jìn)一步增加其含量。表達(dá)的程度越高,宇航員需要食用的萵苣量就越少?!?/p>
該團(tuán)隊(duì)還希望測(cè)試轉(zhuǎn)基因萵苣在國(guó)際空間站上的生長(zhǎng)情況,以及它是否能產(chǎn)生與地球上相同數(shù)量的PTH-Fc。
盡管研究人員還沒有品嘗過這種萵苣,因?yàn)樗陌踩陨形创_定,但他們預(yù)計(jì)它的味道將與普通萵苣非常相似,就像大多數(shù)其他轉(zhuǎn)基因植物一樣。研究人員還必須進(jìn)一步優(yōu)化PTH Fc的表達(dá)水平,然后他們將在動(dòng)物模型和人類臨床試驗(yàn)中測(cè)試萵苣安全預(yù)防骨質(zhì)流失的能力。
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