今天14時30分，載有0.03微升小鼠脂肪幹細胞的“華羿一号”火箭在内蒙古發射成功，衛星遙測正常，“火種一号”空間生物實驗技術驗證載荷工作正常，開啟了我國商業生物航天征程。
“火種一号”由火箭派（北京）航天科技有限公司與上海交通大學、上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院合作研發，是我國首個由民營企業出資研發的生物航天載荷。這顆攜帶生命“火種”的載荷，在亞軌道空間飛行一段時間後，把細胞培養腔的溫度、濕度、壓力以及衛星姿态等資料傳回地面，為開展商業生物航天進行了太空環境摸底。
“華羿一号”火箭在内蒙古發射升空。
國外太空制藥中看到商機
商業航天是指采用市場化機制、以擷取商業利潤為首要目标的航天産業。與美國等發達國家相比，我國商業航天起步較晚，但如今，我國商業航天企業已超過200家，覆寫火箭、衛星等配套和總體制造，以及衛星測控、地面裝置制造、通信衛星和遙感衛星營運服務等領域。
去年成立的火箭派公司，瞄準了生物航天這個領域。曾任中國航天科技集團科技委常委、衛星工程總師的火箭派總工程師闵長甯介紹，生物航天是在太空中開展生命科學、生物醫藥等研究，利用太空微重力、偶發伽馬射線等宇宙射線的特殊環境，可得到在地面上難以獲得的實驗結果。
比如，美國生物制藥巨頭安進公司采用動物培養子產品，在太空微重力環境下用小鼠測試了骨保護素、肌肉生長抑制素和硬化蛋白抗體三種在研藥物，研制出“地舒單抗”，用于治療骨質疏松症和骨巨細胞瘤。又如，默克公司在國際空間站開展了多次單克隆抗體晶體實驗，利用微重力環境獲得了均勻的結晶懸浮液，研制出“派姆單抗”這一廣譜抗惡性良性腫瘤藥，可治療黑色素瘤、非小細胞肺癌、腎癌等十餘種惡性良性腫瘤。
生物載荷衛星可在太空開展生物實驗。
在這個包含太空制藥的前沿科技領域，民營企業看到了商機。“我國近年來也開展了不少生物航天實驗，但國家航天任務通常是半年左右發射一次，不能很好滿足生物航天的實驗需求。”闵長甯說，“火箭派正在打造快速反應、可傳回式、航班化的三位一體體系，力争為國内外機構提供優質、高效的空間生物實驗服務平台。”
有望破解幹細胞治療難題
這家民營企業在北京研發運載火箭和生物衛星，在上海研發生物載荷。生物載荷研發團隊由上海交通大學機械與動力工程學院副研究員闫維新領銜，他帶領“火種一号”設計師陰曉昱等團隊成員設計的空間生物實驗技術驗證載荷，今天發射成功，完成了飛行高度250公裡的試驗發射任務。
這個載荷很小巧，體積僅為10厘米長、10厘米寬、11厘米高，由細胞培養腔、環境監控傳感器、控制闆卡、通信接口等部分組成。由于此次航天任務旨在做技術驗證，培養腔内僅灌注了0.03微升小鼠脂肪幹細胞。在太空中，這些幹細胞的生存環境如何？環境監控傳感器采集了細胞培養腔的溫度、濕度、壓力、衛星飛行姿态和加速度等資料，并将資料傳至衛星的通信子產品，再由後者通過無線電波傳回地面。
“火種一号”空間生物實驗技術驗證載荷
為何把小鼠脂肪幹細胞送入太空？上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院骨科行政副主任、上海市醫學會運動醫學專科分會主任委員王蕾主任醫師說，目前，國内幹細胞治療仍處于科研階段，推向臨床應用過程中存在諸多難點，包括如何保持幹細胞的分化幹性、如何讓幹細胞分化具有靶向性等。太空的微重力和偶發伽馬射線環境，有望助力科學家破解這些難題。“在運動醫學領域，我們要研究小鼠脂肪幹細胞在太空中的分化趨勢及其誘導因素，看看它們會不會定向分化成與組織修複相關的細胞種類，比如軟骨細胞、肌腱細胞等難以再生的體細胞。這種基礎研究對組織修複技術的發展非常重要。”
将發射兩種生物實驗載荷
瑞金醫院科研團隊打算利用細胞染色等技術手段，觀察小鼠脂肪幹細胞在太空中的分化趨勢。不過“火種一号”還無法實作這點，它的使命是為細胞太空旅行進行環境摸底。
闫維新透露，他正在帶領團隊研發用于細胞形态學、分子生物學研究的生物載荷。細胞形态學實驗載荷的具體設計工作即将完成，計劃明年上半年完成裝置調試，明年6—7月發射；分子生物學實驗載荷預計明年下半年完成裝置調試，明年底或2023年初發射。
明年3月前後，火箭派将釋出細胞形态學實驗載荷的開源資訊，邀國内外高校、科研機構和企業申報細胞形态學研究項目，入選的項目團隊可以讓“火種二号”載着他們要研究的細胞樣本飛向太空。“火種二号”采用微流控晶片技術，把生命科學實驗中的樣品制備、反應、分離、檢測等操作單元內建到一塊微米尺度的晶片上，自動完成分析全過程。在這種“高濃縮”技術的支撐下，“火種二号”有望為8項實驗提供細胞培養、染色、顯微掃描、代謝産物分析等平台服務，并将實驗資料傳回地球。
“可别小看這個載荷，因為要讓細胞活着，它有一套用于溫控的供電系統。”闫維新告訴記者，運載生物載荷的火箭内就裝有供電系統，讓幹細胞在發射階段處于超低溫環境。進入預定軌道後，生物載荷的供電系統将為幹細胞解凍，讓培養腔的溫度達到37℃。與此同時，細胞培養液的溫度控制在0—4℃，衛星環境溫度控制在15—35℃。
“細胞形态學實驗載荷問世後，我們就可以研究小鼠幹細胞在太空中的分化機制，并借助設在瑞金醫院的轉化醫學國家重大科技基礎設施，争取把研究成果轉化為臨床治療技術。”王蕾的話裡，透着憧憬。
科研人員将小鼠脂肪幹細胞灌注到“火種一号”載荷裡。
“火種三号”分子生物學實驗載荷也在研發中，它能提供PCR（聚合酶鍊式反應）核酸提取、反應和檢測等平台服務，并結合細胞形态學實驗載荷，将基因序列、細胞影像等資料發送給科研團隊。
藥監部門已關注太空制藥
既然是商業航天，就要談商業模式。闵長甯表示，火箭派正在研發液體運載火箭和傳回式衛星，研發成功後就不必租用火箭和衛星，進而大幅降低發射成本。生物載荷方面，微流控晶片等先進技術能讓載荷攜帶較多生物樣本，每次發射都可以為多家機構提供實驗平台服務。經估算，公司未來向實驗機構收取的費用能覆寫火箭、衛星、載荷等研發成本，并獲得較大的利潤空間。
對于商業生物航天這種新業态，上海藥品審評核查中心已提前介入，中心從業人員與上海交大、瑞金醫院的科研人員進行了交流。作為市藥監局下屬機關，上海藥品審評核查中心對太空制藥給予關注。今後，國内一些新藥研發實驗如果在太空進行，藥監部門如何實施有效監管？相關法律法規是否要做修訂？中心從業人員表示，這些問題值得研究，他們将與生物航天科研人員保持溝通。
國際宇航科學院院士莊逢源認為，商業生物航天需要得到國家和地方相關部門的進一步支援。目前，國内民營企業可以發射火箭和衛星，但傳回式衛星的大氣層再入還存在政策障礙，而民營企業要開展太空制藥服務，後期必須發射傳回式生物衛星，這樣才能把實驗樣本帶回地球。為此，他建議國家出台允許生物衛星大氣層再入的相關政策，并适當簡化航天發射場的審批流程，為商業航天生物載荷提供政策和發射支援。他還建議國家集中多家高校和科研院所的優勢力量，在北京或上海等科創中心城市建立空間生命科學實驗室。空間生命科學是一個多學科交叉領域，需要機械、航天、生命科學、醫學、藥學等學科專家跨界合作，為産業未來發展提供科技支撐。