編者按

 實現中國在太空培養脊椎動物的突破，創造了國際上空間水生生態系統在軌運行最長紀錄；首次檢測到空間微重力環境下骨骼肌細胞的自噬現象，發現導致肌萎縮的可能機制……

近日，中國空間站空間應用系統科學與應用進展情況介紹會上，我國首次“太空養魚”的成績單分外亮眼，實現了多個國際“首次”。因此，在2024年“太空養魚”的基礎上，今年，“魚航員”斑馬魚有望再次“出征”中國空間站，協助科學家開展太空環境對脊椎動物肌肉和骨骼發育影響的研究工作。

“水中小白鼠”斑馬魚緣何成為深空探索的鑰匙？斑馬魚在微重力環境中的最新研究及應用進展如何？這種不足5厘米的透明模式生物，又將如何幫助科學家破解太空微重力環境下骨骼流失、免疫抑制等威脅宇航員健康的終極難題？本期我們一起來揭秘——

01、“太空養魚”項目最新進展

“水中小白鼠”斑馬魚，作為國際公認的、繼小鼠、大鼠之后的第三大模式生物，成魚體長僅3—4cm，紡錘形，因體側長有像斑馬一樣縱向的暗藍、銀色相間的條紋而得名。其與人類基因同源性高達87%，生理、發育、代謝與哺乳類動物高度相似，能可靠模擬和預測人類生理、病理過程，并具有飼養成本低、發育周期短、繁殖能力強、透明易觀察等優勢，是開展生命科學、環境監測、臨床醫學研究的理想選擇。

2024年4月25日，空間水生生保系統攜帶4條斑馬魚和4克金魚藻進入中國空間站，并安裝在問天艙的生命生態實驗柜開展在軌實驗。以斑馬魚和金魚藻為研究對象的在軌水生生態研究項目收獲頗豐，包括以下幾方面：

成功在軌培養

2025年1月8日，《中國日報》報道中指出，該生態系統在中國空間站穩定運行達43天，創造了國際上空間水生生態系統在軌運行的最長時間紀錄，實現了中國在空間培養脊椎動物的突破；

觀測到斑馬魚行為異常

研究人員發現，斑馬魚在微重力下表現出腹背顛倒游泳、旋轉運動、轉圈等定向行為異?，F象，解析了空間環境對脊椎動物生長發育與行為的影響，為空間密閉生態系統的物質循環研究提供了理論支撐。

實現在軌產卵

斑馬魚在太空環境中實現了在軌產卵，為研究太空生態系統的物質循環奠定了基礎，這表明我國在軌建立的空間自循環水生生態系統可以成為斑馬魚協助科學家進行航天員空間健康研究的實驗平臺。后續科學家將利用返回的回收水樣、魚卵等樣品，結合斑馬魚空間運動行為視頻等，開展空間環境對脊椎動物生長發育與行為的影響研究。

02、斑馬魚在微重力環境中的研究

眾所周知，太空中的微重力環境作用（如月球、火星表面重力為1/6 g和1/3 g），會對宇航員的身體產生諸多不利影響，如心血管功能障礙、免疫力下降、骨質流失、肌肉萎縮及內分泌紊亂等，但具體的影響機制及防治“太空病”的方案仍有待完善，一直是空間生物學效應研究的核心課題。

2025年，斑馬魚有望再次“出征”中國空間站。據悉，第二批進入中國空間站的斑馬魚預計有6條，同時還將有6克金魚藻一同進入中國空間站。通過斑馬魚，科研人員將重點研究微重力對脊椎動物肌肉和骨骼的蛋白質造成的影響。

近年來，作為一種新興的研究工具，斑馬魚在微重力環境中的研究及應用不斷涌現。通過研究太空中的斑馬魚，不僅有助于揭示空間環境對脊椎動物生長發育與行為的影響，為空間密閉生態系統物質循環研究提供支撐，而且將幫助人類更好、更全面地了解太空環境對基因、細胞和生命整體的影響，為我國在太空的研究提供了有益的參考。

利用斑馬魚揭示微重力先天性免疫新機制

目前，已有多項研究證明微重力在機體免疫細胞發育和增殖、細胞因子分泌、信號傳導、先天性免疫應答、獲得性免疫應答和記憶等方面均有顯著影響，其中先天性免疫系統功能的紊亂是造成人體對自身或航天器攜帶病原的抵抗能力減弱以及感染性疾病風險增加的重要因素。

2021年1月，《Cell Reports》雜志上發表了國防科技大學文理學院生物與化學系合成生物學研究團隊題為“Attenuation of antiviral immune response caused by perturbation of TRIM25-mediated RIG-I activation under simulated microgravity“的研究成果，通過建立模擬微重力下先天性免疫研究的斑馬魚模型，揭示TRIM25介導的正反饋免疫調節環路受阻是模擬微重力下先天免疫功能失調的關鍵因素。

該研究利用斑馬魚模型，在模擬微重力條件下進行免疫學研究。通過全基因組表達譜分析，發現微重力環境下抑制了斑馬魚胚胎中與先天性免疫相關的炎癥免疫響應、先天免疫應答、NF-κB信號通路和病毒響應機制，且經典的病原模式識別信號通路RLR和TLR也受到顯著抑制。這些研究結果闡明了微重力引起機體抗病毒免疫功能紊亂的一種新的分子機制，有助于深入理解微重力條件下免疫系統的調控機制，為航天微重力生物學效應的研究提供了新的視角和理論依據。

目前，環特生物也利用斑馬魚構建了調節免疫、評價免疫毒性等一系列免疫相關模型，包括但不限于：（點擊以下鏈接查看模型詳情）

1. 利用斑馬魚模型評價調節免疫功效（中性粒細胞）

2. 利用斑馬魚模型評價調節免疫功效（巨噬細胞）

3. 利用斑馬魚模型評價調節免疫功效（T細胞）

4. 利用斑馬魚模型評價免疫毒性

利用斑馬魚開展微重力骨疾病研究

航天員在微重力環境下長期執行任務，難免出現肌無力、骨骼肌萎縮等骨疾病癥狀。斑馬魚作為骨疾病研究的模式生物，其骨組織中包含與哺乳動物類似的成骨細胞（osteoblasts）、破骨細胞（osteoclasts）和軟骨細胞（chondrocytes）等多種骨相關細胞，這些細胞在骨骼的形成、吸收、再生和維持過程中發揮關鍵作用，又因其胚胎透明、發育快速等特性，非常適合研究在微重力環境下的體內器官變化，關注其受輻射影響的骨骼退化和肌肉萎縮等癥狀，辨識出受太空環境影響的基因變化。

來源：《中國空間站科學研究與應用進展報告》

2015年，日本實驗艙曾利用18條斑馬魚進行肌肉實驗，為制定航天員保健策略提供了參考和指導；2021年，德國宇航中心（DLR）、慕尼黑大學研究人員在題為《Simulated microgravity alters osteogenic gene expression in zebrafish larvae via the Wnt/β-catenin pathway》的研究中，在模擬微重力環境下，通過Wnt/β-catenin通路改變斑馬魚幼體成骨基因表達，發現回轉器模擬微重力導致斑馬魚幼體成骨相關基因（如 runx2、 sp7）表達下調30%-50%；添加Wnt信號激活劑可部分逆轉骨骼礦化缺陷等。

目前，環特生物也利用斑馬魚構建了強健骨骼、骨質疏松、促進生長發育、軟骨修復、骨毒性等一系列骨疾病相關模型，包括但不限于：（點擊以下鏈接查看詳情）

1. 利用斑馬魚模型評價骨毒性；

2. 利用斑馬魚模型評價強健骨骼功效；

3. 利用斑馬魚模型評價骨質疏松功效；

4. 利用斑馬魚模型評價促進生長發育功效；

5. 利用斑馬魚模型評價軟骨修復功效

利用斑馬魚開展心血管疾病研究

太空飛行過程中，由于長時間微重力的影響，航天員的心血管系統面臨著心肌萎縮、心律不齊、心血管重塑、心臟早衰等風險，并可能加速心血管疾病的發展。斑馬魚被廣泛應用于心血管疾病研究領域，并在太空微重力環境中研究心血管病理機制、毒性作用、營養保健食品及藥物篩選等方面有著巨大的應用潛力。

2022年，意大利米蘭大學、歐洲空間局（ESA）研究團隊在Frontiers in Physiology上發表題為《Cardiac remodeling in zebrafish under simulated microgravity: Role of mechanotransduction and oxidative stress》的研究，模擬微重力下斑馬魚的心臟重構，發現微重力暴露7天后，斑馬魚心室壁厚度減少18%，心肌細胞排列紊亂；氧化應激標志物（如MDA）水平上升2倍，抗氧化劑NAC可緩解心臟損傷。

目前，環特生物也利用斑馬魚構建了促進血管再生、疏通血管、抗血管內皮損傷性血栓作用等一系列心血管疾病相關模型，包括但不限于：（點擊以下鏈接查看詳情）

1. 利用斑馬魚模型評價促進血管再生作用；

2. 利用斑馬魚模型評價疏通血管（抗血小板聚集性血栓）功效；

3. 利用斑馬魚模型評價心血管毒性；

4. 利用斑馬魚模型評價抗血管內皮損傷性血栓作用；

5. 利用斑馬魚模型評價高血糖高血脂血管壁增厚改善功效

中國斑馬魚技術產業應用史就是環特生物的發展史。致敬偉大的航天員與科學家們！環特生物依托于“細胞+類器官+斑馬魚+哺乳動物+離體皮膚+人體”等多維生物技術服務平臺，基于過去10余年持續的技術創新實踐，以專業、前沿的技術服務解決方案，助力科研逐夢之路，共同探索更多未知中的微光，點亮生命之光！

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