新研究展示了一種工程化合物在防止太空旅行小鼠骨質流失方面的功效。這一突破可能為宇航員和地球上的骨質疏鬆症患者提供解決方案。今天（9 月18 日）發表在《自然》合作夥伴期刊《npj 微重力》上的一項新研究發現，給國際空間站（ISS）上的小鼠服用一種工程化合物在很大程度上防止了與太空時間相關的骨質流失。

這項研究由加州大學洛杉磯分校（UCLA）和馬薩諸塞州劍橋市福賽思研究所（Forsyth Institute）的教授組成的跨學科團隊領導，它強調了一種很有前景的療法，可以緩解因長期太空旅行造成的骨質極度流失以及地球上的肌肉骨骼退化。

長期以來，微重力引起的骨質流失一直是長期太空任務的重要議題。微重力導致的機械負荷減少所造成的骨質流失率是地球上的12 倍。低地球軌道上的太空人每月的骨質流失率可能高達1%，這將危及太空人的骨骼健康，並增加他們在長期太空飛行期間和以後的生活中發生骨折的風險。

目前，緩解骨質流失的策略是依靠運動引起的機械負荷來促進骨質形成，但對於在微重力環境中長達六個月的乘員來說，這種策略遠非完美。運動並不總是能防止骨質流失，會佔用乘員寶貴的時間，而且可能是某些類型損傷的禁忌症。

這項新研究調查了全身性給藥NELL樣分子-1（NELL-1）是否能減少微重力引起的骨質流失。這項研究由加州大學洛杉磯分校大衛-格芬醫學院整形外科副主任、外科和骨外科教授、醫學博士Chia Soo 領導。NELL-1由福塞斯研究所醫學博士Kang Ting發現，它對骨骼發育和骨密度維持至關重要。丁教授也領導了多項研究，顯示局部給藥NELL-1 可以再生骨骼和軟骨等肌肉骨骼組織。

在國際太空站上進行NELL-1的系統性給藥要求研究小組盡量減少注射次數。福塞斯研究所的吳本（Ben Wu）博士和張玉龍（Yulong Zhang）博士透過將NELL-1分子的半衰期從5.5小時延長到15.5小時而不喪失生物活性，增強了NELL-1的治療潛力，並透過生物共軛惰性雙磷酸鹽（BP）創造出一種”智能”BP-NELL-PEG分子，這種分子能更有針對性地靶向骨組織，而不會產生BP常見的有害影響。

隨後，Soo 和Ting 團隊對改進後的分子進行了廣泛評估，以確定BP-NELL-PEG 在地球上的有效性和安全性。他們發現，BP-NELL-PEG 對骨組織具有卓越的特異性，而且不會造成明顯的不良影響。

為了確定BP-NELL-PEG在實際太空條件下的實用性，研究人員與太空科學促進中心（CASIS）和美國國家航空暨太空總署（NASA）艾姆斯分局合作，為SpaceX CRS-11國際太空站任務做了大量準備工作，太空人佩吉-惠特森（Peggy Whitson）博士和傑克-D-費雪（Jack D. Fisher）碩士在國際太空站進行了研究。一半的國際太空站小鼠暴露在微重力環境（”TERM 飛行”）中長達9 週，以模擬長時間太空旅行的挑戰，而其餘的小鼠則在發射後4.5 週乘飛機返回地球，這是美國歷史上首次小鼠活體動物返回（”LAR 飛行”）。TERM組和LAR飛行組都接受了BP-NELL-PEG或磷酸鹽緩衝鹽水（PBS）對照組的治療。甘迺迪太空中心也留有一批同等數量的小鼠，作為正常地球重力（”地面”）對照組，同樣接受BP-NELL-PEG 或PBS 治療。

經BP-NELL-PEG 處理的飛行小鼠和地面小鼠的骨形成均顯著增加。在太空和地球上接受治療的小鼠對健康沒有明顯的不良影響。

“我們的研究結果為未來的太空探索帶來了巨大的希望，特別是對於涉及在微重力環境中長期停留的任務，”主要通訊作者Chia Soo 說。”如果人體研究證實了這一點，BP-NELL-PEG 將成為對抗骨質流失和肌肉骨骼退化的有效工具，尤其是在因受傷或其他喪失能力的因素而無法進行傳統阻力訓練的情況下。”

共同首席研究員本-吳（Ben Wu）說：”這種生物工程策略在地球上也能產生重要的益處，為患有極度骨質疏鬆症和其他骨骼相關疾病的患者提供一種潛在的療法。”

“下一步，加州大學洛杉磯分校的計畫科學家、醫學博士、牙科博士、理學碩士Pin Ha 將監督對活體動物返回數據的分析。我們希望這將為如何幫助未來的太空人從更長的太空任務中恢復過來提供一些啟示。”