发表在《自然》合作伙伴期刊《npj Microgravity》上的一项新研究发现，给国际空间站 (ISS) 上的老鼠服用一种工程化合物，可以在很大程度上防止与在太空中度过时间相关的骨质流失。这项研究由加州大学洛杉矶分校 (UCLA) 和马萨诸塞州剑桥福赛思研究所的跨学科教授团队领导，强调了一种有前途的疗法，可以减轻长期太空旅行造成的极度骨质流失以及肌肉骨骼退化在地球上。
微重力引起的骨质流失长期以来一直是长期太空任务的一个关键问题。微重力导致的机械负荷减少导致骨质流失，其速度是地球上的 12 倍。近地轨道上的宇航员每月可能会出现高达 1% 的骨质流失，危及宇航员的骨骼健康，并增加长期太空飞行和晚年骨折的风险。
目前缓解骨质流失的策略依赖于运动引起的机械负荷来促进骨形成，但对于在微重力下度过长达六个月的船员来说，这一策略还远非完美。锻炼并不总能防止骨质流失，还会占用船员宝贵的时间，并且可能不适用于某些类型的伤害。这项新研究由加州大学洛杉矶分校大卫格芬医学院整形与重建外科研究副主席、外科和骨科教授 Chia Soo 医学博士领导，调查了 NELL 样分子 1 是否能全身输送(NELL-1) 可以减少微重力引起的骨质流失。NELL-1 由 Forsyth 研究所的 DMD、DMSc Kang Ting 发现，对于骨骼发育和骨密度维持至关重要。
在国际空间站上系统性地输送 NELL-1 需要团队尽量减少注射次数。福赛斯研究所的 Ben Wu 博士和 Yulong 张 博士通过将 NELL-1 分子的半衰期从 5.5 小时延长至 15.5 小时而不损失生物活性，增强了 NELL-1 的治疗潜力，并生物共轭了惰性双膦酸盐 (BP)，以创建“智能”BP-NELL-PEG 分子，更特异性地靶向骨组织，而不会产生 BP 常见的有害影响。
随后 Soo 和 Ting 团队对修饰后的分子进行了广泛评估，以确定BP-NELL-PEG 在地球上的功效和安全性。他们发现 BP-NELL-PEG 对骨组织表现出优异的特异性，且不会引起可观察到的副作用。
为了确定 BP-NELL-PEG 在真实太空条件下的实际适用性，研究人员与太空科学促进中心 (CASIS) 和美国国家航空航天局 (NASA) 艾姆斯合作，为 SpaceX CRS-11 进行了广泛的准备宇航员 Peggy Whitson 博士和 Jack D. Fisher 硕士在那里进行了研究。一半的国际空间站小鼠在长达 9 周的时间里暴露在微重力（“TERM 飞行”）下，以模拟长时间太空旅行的挑战，而其余的小鼠则在发射后 4.5 周飞回地球，美国历史上首次活体动物返回（“LAR Flight”）小鼠。TERM 组和 LAR Flight 组均使用 BP-NELL-PEG 或磷酸盐缓冲盐水 (PBS) 对照进行治疗。
用 BP-NELL-PEG 治疗的飞行小鼠和地面小鼠的骨形成均显着增加。在太空和地球上接受治疗的小鼠没有表现出明显的健康不良影响。
“我们的研究结果为太空探索的未来带来了巨大的希望，特别是对于涉及在微重力下长期停留的任务，”主要通讯作者 Chia Soo 说。联合首席研究员表示：“如果人体研究证实了这一点，BP-NELL-PEG 可能成为对抗骨质流失和肌肉骨骼退化的一种有前途的工具，特别是当传统的阻力训练因受伤或其他失能因素而无法进行时。” ，康婷。
“这种生物工程策略也可以为地球带来重要的好处，为患有极度骨质疏松症和其他骨骼相关疾病的患者提供潜在的治疗方法，”联合首席研究员 Ben Wu 说。
“下一步，加州大学洛杉矶分校的项目科学家 Pin Ha（医学博士、DDS、MS）正在监督活体动物返回数据的分析。我们希望这将为如何帮助未来的宇航员从较长时间的太空任务中恢复提供一些见解。”贾秀说道。
该研究得到了 CASIS 和美国国立卫生研究院的资助。额外的资金和支持由加州大学洛杉矶分校整形与重建外科部、加州大学洛杉矶分校外科、加州大学洛杉矶分校骨科外科和加州大学洛杉矶分校骨科医院研究中心、美国正畸医师协会基金会和国际正畸基金会提供。Pin Ha 和 Yulong Zhang 以及副教授 Jin Hee Kwak（DDS）是该项目的共同第一作者，并做出了同等贡献。
