《太空免疫学星系的搭车客指南》

随着商业太空飞行的到来，未来几年可能会有越来越多的人进入太空。有些人甚至有机会飞往月球或在火星上生活。

太空飞行相关的主要健康风险之一涉及免疫系统，免疫系统通常负责抵御病毒和癌症。现已确定，太空飞行会削弱免疫力；现役和退役宇航员都报告过诸如呼吸道疾病和皮疹等临床问题。在像火星之旅这样的长期飞行中，这些问题可能会变得更加严重。

为了更好地全面了解太空飞行期间的免疫学情况，巴克研究所副教授丹·维纳医学博士与美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）、康奈尔大学、匹兹堡大学、多伦多大学、安柏瑞德航空航天大学等机构的同事合作，编写了一份全面的指南，描述了一系列将太空飞行与免疫系统联系起来的科学知识。

鉴于该主题的知识基础庞大且迅速扩展，研究团队使用“太空免疫学”这一名称来定义免疫学的一个子学科，该子学科致力于研究太空飞行及其相关压力源对免疫系统的影响。这项研究发表在《自然综述：免疫学》杂志上。

维纳说：“对一些人来说，人类的未来将涉及在外太空或遥远星球上生活。确立太空免疫学这一新兴子专业的更大目标，是制定应对措施，保护那些探索地球以外生命的人的健康。”

“这篇论文的特别之处在于，我们对所有这些与太空相关的压力源如何相互作用以改变免疫生理提供了综合的机制性见解，通过这样做，我们在很大程度上在一篇论文中定义了整个领域的范围。额外的收获是，其中许多机制可能也与衰老研究相关。”

太空飞行的压力源

该指南首先描述了如何在地球上研究太空飞行压力源，包括微重力、宇宙辐射、睡眠 – 觉醒模式的变化以及生理压力（来自与任务相关的变量），以模拟太空飞行，以及我们从这些研究中学到了什么，并特别关注这些压力源对免疫功能产生不利影响的生物学机制。

接下来，作者讨论了太空飞行中的免疫相互作用如何改变太空旅行者的微生物群，并促进潜伏病毒的重新激活。然后，作者将讨论重点放在总结实际太空飞行期间和之后免疫系统如何变化上，利用国际空间站最近的任务、美国国家航空航天局双胞胎研究以及SpaceX灵感4号任务的研究结果。

他们的讨论整合了这些研究中当代多组学分析的数据，为太空飞行对免疫产生不利影响的最新机制提供了全面而现代的见解。

维纳说：“大多数关于太空飞行的经典人类免疫学数据来自基本表型研究——你可以看到太空飞行扰乱了免疫系统，但对于免疫系统为何在太空中不能良好运作却知之甚少。”维纳目前在他的实验室里有多个与太空相关的项目正在进行。

“现在研究人员将多组学引入这项工作，我们和其他人能够确定与太空相关的免疫功能障碍的机制和特征。”

然后，该论文定义了太空免疫功能障碍的临床风险，并确定了应对措施的途径，包括免疫监测、制定免疫应对方案、接种疫苗，以及使用机器学习来预测太空营养补充剂。

这项工作参考了维纳实验室去年发表在《自然通讯》上的研究，该研究提供了在模拟微重力环境下并经太空飞行验证的人类免疫系统首个单细胞图谱，并确定了太空营养补充剂应对措施，如槲皮素，可用于在太空旅行期间使免疫功能恢复正常。

最后，作者展望了新的空间站、月球和火星，讨论了围绕在太空中研究免疫系统的生物样本库方法的问题，包括康奈尔航空航天医学生物样本库（CAMBank）。作者还强调了在火星上生活固有的挑战，比如可变重力、辐射增加以及月球或火星尘埃随着时间推移如何影响免疫细胞功能。

威尔康奈尔医学院基因组学和计算生物医学的世界量化教授克里斯托弗·梅森博士说：“我们现在可以精确追踪免疫系统的每个细胞如何适应太空和不同的行星环境，这可以为新任务的准备工作提供指导，并帮助确保宇航员的安全。”

维纳说：“太空免疫学的研究仍处于非常早期的阶段。”他指出，该领域很快会有更多宇航员数据。“我们认为这篇论文为受太空飞行影响最大的人体系统之一的未来研究奠定了基础，作为指南。参与太空研究无疑是一个激动人心的时刻。”

对衰老研究的意义

该论文还强调了太空飞行和衰老对免疫系统影响之间的相似之处，表明这两个研究领域具有协同效益。杜慧勋是维纳实验室最近毕业的博士，她是这项研究的主要作者之一。

她说：“太空飞行是加速衰老的绝佳模型。”她补充说，研究人员现在可以看到线粒体在太空中是如何失效的细节。“线粒体在太空中工作效率不高，并开始产生自由基。同样的过程也发生在衰老过程中。”

杜对一项研究成果特别感兴趣，该研究表明，赋予细胞形状和连贯性的细胞骨架在微重力环境下会变得无序。

她问道：“如果同样的无序现象也发生在衰老过程中呢？在太空中研究这一现象，可能会推动旨在让我们的细胞在衰老过程中保持健康的研究工作。”