空间生物研究助力对抗癌症
国际空间站是医疗研究的理想平台,过去的15年里,喷气推进实验室(JPL)研发的大数据技术给生物医学研究带来彻底改革。
空间站上微重力研究
一直以来,科学家设计了多种实验方法模拟正常细胞行为,但与人体内实际情况始终有差异。自从有了太空实验室之后,科学家开始利用微重力环境进行实验,体外细胞排列实现了3D组群或聚集,与人体内结构更为贴近。微重力环境下,流体切应力较低,细胞更容易聚集。研究3D结构和增强细胞分化有助于研究细胞行为和癌症发展。
此外,在微重力环境下,研究人员在癌症治疗方面也取得了良好进展,包括微型胶囊技术。微型胶囊技术可产生极小的可降解冲液微球,可作为各种混合物的给药系统,包括浓缩抗肿瘤药物的特定组配。几十年来,科学家和临床医生都在探寻最佳途径,将这些微胶囊直接传递到癌症患者体内的指定治疗区域。
约翰逊航天中心的科学家团队利用空间站环境优化地球上的微型胶囊静电处理系统-II。两种在地球不能混合的液体在微重力环境下可以混合(80%水和20%油),混合物为小型冲液微球的形式,外层包裹半渗透薄膜,称为冲液微胶囊。通过研究,科学家已开发出可在地球制造这种微型胶囊的系统,并向FDA提出申请用于癌症治疗。
CASIS管理的国际空间站国家实验室也向癌症相关研究提供支持,例如Eli Lilly贸易公司的实验,将癌症患者的膜蛋白与可作为治疗药物的混合物一起结晶。
运用空间知识处理大数据
JPL需经常处理来自于各种传感器的数据,如摄像机与质谱仪。不同仪器需要特殊软件结合在一起识别读数。同样地,癌症研究方面,不同生物医学测试或仪器读数也需要互相结合。JPL和美国国家癌症研究所也重新建立起合作研究关系,继续开发数据科学领域新方法。JPL具有开发癌症数据单一搜索网的方法,研究在早期诊断出癌症或癌症风险的技术。合作期间,JPL和美国国家癌症研究所发现了6种癌症标记物,获得美国食品药品监督管理局批准,并已在全球超过100万患者身上投入使用。