太空药学：构筑未来长期星际飞行医疗保障能力

原创 赵晨佳 侯宇葵 中国航天报

自 1961 年人类太空飞行开始以来，已有 600多人飞往太空。然而，人类 60年的航天飞行史表明，微重力、空间辐射、密闭生存环境等对人类健康有直接和间接的影响。

为了解决载人飞行中的失重生理效应和应对太空环境下的突发疾病等问题，进行安全、有效的药物干预对保障人员健康、拓展人类探索太空脚步具有重要意义。

太空飞行中航天员可能面临的健康风险。赵晨佳 作

同时，太空独特的微重力环境为解决生物制药研发过程中蛋白晶体不纯、类器官 3D 结构培养等问题提供了新策略。随着航天技术与生物技术的发展，太空生物制药正得到越来越多的重视和运用。

在《2021 中国的航天》白皮书中，太空生物制药被列为需要培育发展的太空经济新业态之一。它不仅在科学研究上具有独特优势，也蕴藏着巨大的经济价值，是全球太空科技发展的前沿领域。

太空药学是针对地外空间环境中药物研制、生产、使用、保存、作用机制研究的一门新兴的基础性、前沿性交叉科学。发展太空药学，有望回答失重生理下有关药物干预的一系列基础性问题，突破空间环境下给药、制药的新型前沿技术，构筑未来长期星际飞行的医疗保障能力，开辟引领空间生物技术创新研究的新局面，对增强我国在空间资源和平利用方面的国际话语权、推动构建人类命运共同体具有重要意义。

太空药学研究的趋势和动态

一、微重力条件下的新型药物研发

蛋白晶体生长实验是太空飞行活动中的重要项目，各国都很重视。因为蛋白是生命的物质基础，要解开生物体的奥秘和研制特效新药，首先要有优质蛋白结晶。在地面上，受重力影响，单一纯净的蛋白晶体很难制成，而太空中独特的微重力环境使得蛋白可以更加舒展、充分地结合，杂质能被更充分地过滤，最终形成纳米级、高纯度、高均匀度的蛋白晶体。

这种蛋白晶体具有特异性高、副作用小、易于存储的特点，可极大地改善治疗效果，对于造福人类健康具有重要价值。例如，默沙东公司的PD-1药物就源于国际空间站的蛋白纯化与结晶试验，利于微重力环境开发出了治疗性单克隆抗体Keytruda，是目前全球使用最多的癌症免疫药物。

借助太空微重力环境制备、纯化新型单克隆药物结晶，可减少地面实验成本，并提高新型蛋白药物研发的效率和成功率，助力我国创新药开发。

二、基于生物制造的太空药理学、药效学研究

研究发现，太空中细胞的生长和在地球上不同，微重力条件下细胞能够以3D结构展开，这种3D结构与细胞在人体中存在的结构一致。基于生物制造技术，可使用人诱导多能干细胞诱导分化构建3D人类器官模型，用以确定新型药物的效力、作用机理以及细胞毒性，采用多学科方法在有机体的分子、细胞、器官、系统和整体等各个结构层次上探索微重力在药物研发基础研究中的效用。

微重力环境会加速某些退行性疾病的发展进程，可以通过生物制造技术构建器官芯片以模拟退行性疾病（例如免疫功能障碍、骨质流失、心血管失调和骨骼肌退化等）的发病机制。在微重力环境中对候选药物开展测试，研究更长时间内或更严重条件下的药物效力，加速药物研发进程。

三、 “太空药房”的技术体系和发展战略研究

目前人类太空飞行中药物的补给主要是通过返回式飞行器运输的方式，以应对日常的消耗以及应急需求。然而，面对未来载人登月探火的长期飞行任务，航天器既没有足够的存储能力来携带几年的常用药物，也很难在突发医疗事故中紧急发射航天器进行药物补充。

因此，理想的“太空药房”应该具备按需快速制药、多样化供药、稳定化储药的能力，这对太空制药、保存技术提出了新的要求，这种新型技术体系需要科学家们打破地面制药技术的传统理念，进行突破性革新。

例如，使用合成生物学进行新型的太空制药与给药，携带药物基因库作为药物新型存储工具。针对太空新型制药技术体系这一全新领域，应从未来常态化太空飞行用药的临床、伦理和法律出发，制定符合空间疾病规律的制药、用药标准及治疗体系。

面向太空飞行的新型制药技术体系开发不仅是未来长期载人太空探索任务的核心技术储备，极端条件下对制药给药机制的创新和理解也可以为地面药物研究提供新思路。

如何更好开展太空药学研究

首先，整合资源主动谋划，抢占太空药学基础研究的高地，助力航天强国建设。

太空具有与地面条件差异巨大的环境，对于新药研发无疑是不可替代的新资源。目前，我国已全面建成了空间站，发展了返回式卫星技术，具备了跻身太空药学大国竞争的入场券。我们应该抓住这一引领世界科技前沿领域的战略机遇，有效利用难能可贵的太空资源，加快发展太空药学这一新兴前沿的交叉学科，助力新药研发，建立太空经济新业态，这不仅事关航天强国建设，更关系到人民群众生命健康的重大需求。

今年2月，亮相载人航天工程三十年成就展的天和核心舱模型。记者 宿东

其次，为航天前沿交叉领域提供研究范式。

太空药学集微重力科学、医学、药学、生命科学与航天等多学科以及先进制药、生物制造、生物传感、基因工程等前沿技术于一体，能够促进学科交叉融合，还原科学研究的整体性，带动基础研究的原创性突破，推动航天系统跨越式发展。目前，各国的太空药学发展都处于早期自由探索阶段，仍有许多研究空白尚待填补，这也为我们开辟、抢占第二赛道提供了绝佳的机会。

第三，牵引前沿技术发展，辐射新药研发，开辟太空经济新生态。

作为新药研发的重要开拓疆域，默克、阿斯利康、诺华等各大外国药企都早已投入太空药学领域，国际竞争日趋激烈。然而，目前我国在该领域的发展呈现出基础实验条件分散、产学研合作渠道不健壮的特点。

未来，可联合相关科研机构建立太空医药国家重点实验室，面向共同相关的基础研究着重聚焦于共性技术、前沿技术的突破，推动太空医药标准制定，打通由基础研究到技术到产品再到市场的产业链条，推动太空药学研究成果转化落地，吸引中国药企加入空间资源的利用中来，最终实现太空医药经济业态的良性循环。

（本文作者分别为航天科技集团创新院前沿交叉技术中心科研人员、五院钱学森实验室研究员）

文/赵晨佳 侯宇葵

原标题：《太空药学：构筑未来长期星际飞行医疗保障能力》

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