为什么太空生菜可能是宇航员所需的药物

根据周二公布的新研究，未来的宇航员可能能够在太空中种植某些药物，而不是包装这些药物。

一个研究小组培育出了能够产生一种蛋白质的生菜，这种蛋白质可用于治疗骨质密度下降——这是长期在微重力环境下生活的宇航员面临的一个关键健康问题。

加州大学戴维斯分校化学工程博士生凯文·耶茨在美国化学学会 2022 年春季会议上介绍了这项研究，他说：“与其他可能的外星制药方式相比，植物有很多优势”。他的研究是美国宇航局太空生物工程应用中心 (CUBES) 的一部分，该中心旨在利用植物和微生物在太空探索过程中即时制造资源。

在地球上制造这类药物已经很复杂了。制药商可以化学合成蛋白质，但这个过程效率低下，复杂且昂贵，耶茨说——在太空中做不现实。出于这个原因，目前的任务计划要求宇航员携带他们所需的所有药物。其他一些提议包括使用生物反应器，一种微生物消耗营养物质并将其转化为所需产品的容器，在空间站上制造有用的蛋白质。但这些反应堆可能需要精细调整的条件，而且它们比普通的园林植物更难维护。

有了经过基因改造的植物来生产所需的药物，事情就简单多了。“你实际上只需要种植植物”，然后收获它，耶茨说。

类似的项目也可以在其他植物上开展，但耶茨说生菜是一个很好的起点，因为有园艺经验的宇航员已经在国际空间站的小花园里种植了大量生菜。一顿新鲜的生菜餐也可以让通常只能吃脱水预包装食品的宇航员受益。

在执行任务期间制造补给品可以降低成本并避免辐射伤害。为宇航员运送补给品的成本非常高，尤其是在火星任务等较长的探险中。除此之外，还有一个问题，即“药品在太空中会因辐射而降解”，耶茨说。

火星任务将持续大约三年，包括往返火星的八个月时间。即使提前发送火星补给，也有可能使补给暴露在多年的有害辐射中，甚至可能导致药物无法发挥作用。

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耶茨的目标是仅使用生菜生产一种对抗人类骨质流失的蛋白质。这种蛋白质被称为甲状旁腺激素，天然存在于人体中。它用于刺激骨骼生长，以抵消地球上骨密度的损失（即骨质疏松症）。一种名为 Forteo 的合成药物已获得美国食品和药物管理局的批准，用于治疗这种疾病。生菜产生与 Forteo 类似的蛋白质，通常通过注射给药。

耶茨正在培育不同品系的植物，并挑选出那些蛋白质产量最高的植物，以最大程度地提高产量。根据目前产量，生菜必须磨碎并净化才能提供足够的药物。但他说，在该项目的未来版本中，“你可能可以直接吃掉这种植物”。这种激素经过基因改造，更容易被人类吸收，但耶茨仍需要确保它在尝试将其喂给人之前是完全安全的。

德克萨斯农工大学生理学家苏珊·布卢姆菲尔德 (Susan Bloomfield) 曾研究过微重力对骨密度的影响，但她并未参与生菜项目，她说：“我认为这是个绝妙的想法。”布卢姆菲尔德说，让口服药物通过酸性胃是“任何药物面临的关键挑战”，而食用方法必须克服这一挑战。

耶茨说，通过更多的研究，研究人员可能会找到一种更简单的方法来施用这种激素，同时仍然获得其益处。

我们的身体不断沉积新的骨质来修复和建造骨骼，而骨质也会被重新吸收到血液中。但在太空中，微重力会破坏这种平衡。布鲁姆菲尔德说，大多数中年人在微重力环境下骨密度会迅速下降。她说，尽管运动、维生​​素 D 补充剂和良好的营养可以显著减缓这一过程，但无论宇航员每天补充多少铁，骨质流失都是不可避免的。

甲状旁腺激素有助于骨骼更快地重建，尽管它不能直接防止骨质流失。布鲁姆菲尔德说，微重力环境下骨骼形成速度会减慢，但骨质流失速度加快才是更大的问题，因此未来的研究需要弄清楚甲状旁腺激素在微重力环境下能起到多大作用。

耶茨表示，这项技术不仅在太空中有用。它还可以带来更好、更便宜的地球药物生产方法，尤其是在资源匮乏的地区。例如，Medicago 公司已经在植物中培育 COVID-19 疫苗材料。

耶茨研究的下一步是验证这种植物生长的蛋白质“是否像我们预期的那样发挥作用”，并弄清楚它对人类是否安全有效。耶茨说，他希望研究人员有机会尝试在微重力条件下种植这些植物。

布卢姆菲尔德还表示，研究小组需要“尝试一种食用生菜的动物模型”，看看这种方式能吸收多少蛋白质。也许兔子会是第一个尝到这种生菜的动物。