中国空间站首次活细胞研究获得突破性进展

随着太空技术的飞速发展及航天工程的加快实施，人类如何在太空长期维持生命健康，是迫切需要解决的重大科学问题。苏州大学心血管病研究所胡士军教授、沈振亚教授团队与中国航天员科研训练中心李莹辉教授团队合作，国际上首次将尿液中细胞来源人诱导多能干细胞衍生心肌细胞，于2021年10月16日随神舟十三号送入太空，顺利完成了中国空间站首个活细胞研究。宝贵的失重条件下人源心肌细胞的钙瞬变信号影像在中央电视台“天宫课堂”的第一堂课展示，人类首次看到了太空条件下心肌细胞“钙信号闪烁”。六月后，心肌细胞随神舟十三号返回地面，合作团队对太空实验细胞进行深入的系列研究，在太空微重力诱发心血管系统功能紊乱的分子机制方面取得突破性进展。

2024年4月8日，团队研究成果“Thiamine-modified metabolic reprogramming of human pluripotent stem cell-derived cardiomyocyte under space microgravity”在国际著名杂志“Signal Transduction and Targeted Therapy”（IF：39.3）发表。

航天员长期太空飞行中将面临微重力、辐射等诸多风险，其中微重力是影响航天员健康及工作效能的首要因素。长期太空微重力环境可能导致航天员心血管系统出现心肌萎缩、心律不齐、心血管重塑以及心脏早衰等不良反应。同时空间实验存在资源条件宝贵、环境因素影响多、样本保存周期长等诸多挑战。针对这一难题，合作团队潜心研究，不断完善细胞培养模式，优化培养条件，从环试模飞，在轨处理，到样本长期保存等多环节成功实现天基适配，建立了稳定的天基实验模型。

实验发现微重力可造成人心肌细胞搏动频率显著降低，出现钙循环异常；代谢组学和转录组学交互分析显示，太空飞行期间心肌细胞存在代谢重塑现象，尤其是硫胺素代谢。微重力阻断了心肌细胞对硫胺素的摄取，进而影响了三羧酸循环效率，降低了ATP产生，并进一步造成细胞骨架重塑和钙稳态失衡。通过补充硫胺素可以达到改善心肌细胞结构和心脏功能的效果，提示长期飞行中需关注硫胺素在心血管系统防护中的作用。