宇航员,鹅和真实的视网膜

鹅是如何越过喜马拉雅山的,国际空间站上的生活,以及在培养皿中重建视网膜的类器官……
2019年9月26日
提出的克里斯•史密斯

长脖鹅

一只斑头鹅

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这个月,医生们做了180度大转弯:没有太多证据支持的医疗实践,风洞实验揭示了鹅是如何在极端高度飞行的,为什么交配会使蜜蜂失明,压力重塑了大脑的髓磷脂,以及在国际空间站上的一段时间里发生了什么?和克里斯·史密斯一起看一下eLife的最新论文……

在这一集里

戴着手套的手推填充注射器的柱塞

00:33 -临床掉头

当你去看医生时,你会询问他们的建议背后的证据吗?

临床转弯
维奈·普拉萨德,俄勒冈健康与科学大学

当你去看医生,他们给你一个疗程的建议时,你会问他们建议背后的证据吗?或者你只是把它和他们开的药一起吞下去?我们大多数人天生信任医学专业,并认为我们接受的治疗已经经过严格评估。很抱歉戳破了这个泡沫,但事实并非如此。绝大多数医学治疗根本没有高质量的证据支持,只是一个好故事和一点点生物学上的合理性。这就是为什么,在与克里斯·史密斯交谈时,这个人设法找到了近400个医生在一些常规和主流疗法实际上受到适当审查时掉头的例子……

维奈·普拉萨德博士。我是俄勒冈健康与科学大学的医学副教授,在这篇论文中,我的任务是识别低价值和无价值的医疗实践。这些医疗实践不会给病人带来任何好处,只会带来风险和成本。

克里斯:那我们为什么要对人们进行这样的治疗呢?

维奈:我认为医生们长期以来一直被那些看起来应该帮助病人的医疗实践所诱惑,而我们并没有确凿的研究证明它们确实能帮助病人。我们被这些做法所吸引的一些原因是它们在生物学上非常有意义;他们在提供帮助的理由上有很强的合理性;同时,我们的乐观情绪也激励着我们:医生希望能够为病人提供对他们有益的治疗。最后,我认为造成这个问题的另一个诱因是生物医学领域的经济冲突。许多人通过推荐可能对病人有帮助也可能没有帮助的做法而赚了很多钱,他们可能会发现很难严格评估这些做法,或者在失败后放弃它们。

克里斯:那么你是如何找到这些逆转的呢?在这些逆转中,人们在合适的治疗方法上发生了180度大转弯。你能不能给我们举几个例子,说说你是怎么发现的?

维奈-没错。所以我们通过文献综述来解决这个问题;我们挑选了三份高影响力的医学期刊,调查了15年的生物医学出版物,寻找那些检验和反驳现有医学实践或我们正在做的事情的随机试验。但我们并没有止步于此。我们对每一个看起来可能是逆转的主题都做了系统的回顾,以确保所有的证据真的发现它们对病人没有帮助。一些经典的例子包括使用类固醇注射治疗腰痛和椎管狭窄:许多随机研究发现,当你将类固醇注射与盐水注射进行比较时,两组都有所好转。但是类固醇注射组并没有得到额外的改善:这是一种安慰剂效应。

我们发现,使用一种叫做天鹅甘斯导管的流行导管,它可以为你提供心脏中激素动态的信息。但这些信息并不能改善休克患者的健康状况。

许多听众可能知道的另一个例子是使用支架治疗慢性稳定型心绞痛;稳定型心绞痛的支架植入术是一个每年数十亿美元的产业,它通常是在病人的希望或期望下完成的,这将降低心脏病发作的风险,提高死亡率。我们发现随机对照试验与这两种说法相矛盾。

克里斯-这到底是医生主导的,还是病人主动的,还是两者兼而有之?

维纳伊——在生物医学领域确实有这样的案例,病人有时要求医生进行一些矛盾的医疗实践。但我认为在我们研究这些数据集的实践中,这些主要是由医生团体和医生团体开发,策划,推荐和赞扬的。所以这真的是医生的问题。医生们乐观地认为这些东西会帮助我们的病人。不幸的是,现在回想起来,我们错了。

克里斯:当你在看这些研究的时候,有没有什么明显的方式让这个教条一开始就被错误地建立起来?是否存在某种共同的途径使不适当或无效的治疗方法得以建立?因为这将是干预的重点,不是吗?如果我们知道它是如何发生的,我们就可以预防这种情况的发生?

维奈-是的。我的意思是,我认为这里的共同点是,所有这些做法都是建立在薄弱的、低水平的或准实验证据的基础上的。我的意思是,根据传统的证据等级,我们通常把随机对照试验放在基于证据的金字塔的顶端,而在底部,我们把病例报告、不受控制的观察研究、历史对照研究或对照不良的研究放在一起。在几乎所有这些案例中,推动一项实践脱颖而出的都是那些次要的证据。这些研究没有充分的设计来测试干预是否比当时最好的治疗方法更好。我认为这是循证医学运动的主要挑战之一在这项运动进行了30多年后我们中的许多人都觉得医疗实践的标准会随着时间的推移而提高。但我们中的一些人对他们没有那么快的进步感到失望,我们仍然热衷于低水平的证据。

克里斯:虽然很贵,不是吗?你所寻求的那种让你感到舒服的治疗方法是有效的:你经常要求花费数百万美元来建立证据基础,不是吗?这是不可行的。当一项治疗刚刚开始的时候那么总有一个开始吧?

维奈-我觉得这是个好问题。其中一件事是,如果你看一下在美国随机试验中招募一个病人的平均成本你可能会得到一个很高的数字,比如2万到3万美元。与此同时,我们有随机登记试验,每个参与者只需50美元。这是一项叫做味觉的随机研究。我认为对我来说很有趣的是,随机化——本质上是廉价和简单的东西——有一个巨大的价格标签,很大程度上是因为随机试验的官僚主义。我们听到很多关于创新的事。在随机试验领域,创新者可以做的主要事情之一是使它们便宜且易于部署;这是我们力所能及的——我们之前在味觉研究中做过——我认为我们可以将这个模型扩展到其他领域。问题的另一方面是我们没有进行随机试验的一些产品。它们也不便宜。 They often cost a hundred thousand dollars per year of therapy and they have cumulative health care spending in the billions of dollars. Sometimes it might make more sense to run a 20 million dollar randomised trial than spend 500 million dollars per annum on reimbursing a product that you don't know actually helps patients.

Chris -我的意思是这是一个很好的观点,我不能否认。但事实上是谁花了这笔钱,因为当政府花这笔钱来建立证据时,他们发现治疗不起作用,他们会说,好吧,我们浪费了这笔钱。但当病人和保险公司在保险主导的体系中花钱时,比如在美国,实际上损失是别人的。这不是政府的钱,也不是公众的钱。所以这可能会影响情况?

Vinay:我百分之百同意你的观点,医疗保健领域的许多人都在考虑他们的短期利润和收入,这是一种公地悲剧。但我们必须记住,即使在我们美国的医疗体系中,当然还有你们英国的医疗体系中,大部分医疗支出都是间接或直接由公众支付的。这个国家最大的支付——最大的支付来源——是医疗保险和医疗补助服务中心。在很大程度上,美国的私人保险是由政府机构补贴的通过我们对私人医疗保险的补贴。因此,在某种程度上,我们都在为没有充分证据的医疗实践买单。

长颈幼鹅

08:06 -鹅怎么飞得这么高

几小时内从海平面上升到8公里的高度:鹅是如何做到的?

鹅怎么飞得这么高
杰西卡·梅尔,美国宇航局

每年数百万只鸟的迁徙是大自然的奇迹之一。其中包括经常飞越喜马拉雅山的斑头雁。但它们如何应对从接近海平面的高度上升到极端高度,并在短短几小时内再次下降呢?为了找到答案,生理学家兼美国宇航局宇航员杰西卡·米尔(Jessica Mier)发明了一种方法,在风洞中模拟它们的迁徙……

杰西卡-这些鸟每年都会在喜马拉雅山上迁徙,定期在5000到6000米之间飞行。当然,杠头鹅因这些早期的轶事报道而闻名早期的探险家攀登喜马拉雅山脉说他们在远处听到并看到了杠头鹅。因此,它们甚至可能飞到海拔8000米以上的最高山峰上。在这些海拔高度,氧气含量明显低于海平面。所以在海拔5000到6000米的地方我们所说的氧气量只有喜马拉雅山脉峰顶的一半。这只接近海平面的三分之一。

当然人类也会去那种高度,但是他们通常需要补充氧气并且需要大量的适应。首先,他们不会直接登上珠峰,他们会经过大本营等等,然后花几周时间适应环境。这些动物实际上是直接做这件事的……

杰西卡:完全正确。对我来说,这是最有趣的一点。这些鸟从印度的海平面,越过喜马拉雅山脉,只用了大约七到八个小时,与你刚才提到的完全相反,我们人类需要几周的时间来适应。

克里斯:那么你是如何探索它们是如何在如此高的高度飞行的,而且是如何在没有适应期的情况下飞行的,如果我们这样做,我们就会死?

杰西卡:我们决定,我们需要一个非常可控的环境,我们需要让这些鸟与实验人员和设备相处得非常舒适。所以我们的想法是让这些鸟在风洞中飞行,测量心率,它们消耗了多少氧气,产生了多少二氧化碳,甚至在它们飞行时测量它们血管中的氧气水平和温度。我们不仅想在正常的氧气水平下做这个也想在氧气水平降低的情况下做,当他们在海拔高度,飞越喜马拉雅山的时候。我们用薄薄的塑料片为这些鸟做了一个面具,我们可以把它套在鸟喙上,收集呼出的空气,这样我们就可以知道这些鸟消耗了多少氧气,产生了多少二氧化碳。面罩让我们做的另一件事是减少鸟类呼吸的总氧气量。我们也有一个小的背包记录仪系统,它有心率电极,这样我们就可以得到心电图。然后用氧电极来测量动脉和静脉的氧气和温度。

克里斯:当你做这些的时候你在这些鸟身上看到了什么?

对鸟类来说,飞行是所有脊椎动物中最昂贵的运动方式。所以我们知道新陈代谢率会有很大的增加同时心率也会增加。这当然说得通:这是极限运动。我们不知道的是在正常的氧含量和减少的氧含量之间是如何变化的。有趣的是,正如我们所想的那样,新陈代谢率在飞行过程中确实增加了:与休息相比,它增加了大约16倍。我们发现,这种增加与每次心跳输送的氧气量增加有关,而心率只有非常轻微的增加。所以这些鹅在心脏储备方面似乎有很多额外的余地——我们认为心脏可以泵出多少。在低氧条件下的心率并不比正常氧水平下的心率高。虽然从静止状态到飞行状态心率有所增加,但无论氧含量是正常还是减少,心率都是一样的。我们发现在两种不同条件下,在氧气水平降低的情况下飞行的差异是通过代谢率的降低来实现的。 So that means that the geese were actually using less oxygen in those flights and the lower oxygen conditions than they were in the flights with the normal oxygen conditions.

Chris -你知道他们是如何做到的吗?他们是如何记录这种变化,从而知道如何控制心率的?他们是如何如此迅速地改变新陈代谢的?

杰西卡:我们不确定这个问题的答案,但我们有一些假设。首先,鹅可以减少其他过程所需的氧气,而这些过程在飞行过程中并不重要。某些迁徙物种的肠道在长途迁徙之前会缩小一点。这也是我们在潜水动物身上看到的。为了给心脏和大脑等重要器官保存氧气,它们会彻底改变自己的血流量,改变在长时间潜水期间发生的其他事情。另一件可能发生的事情是,鸟类只是简单地采用了更有效的飞行模式,我们确实看到了一些差异,基本上使鹅在飞行过程中向上和向下的击打更有效。

克里斯:不管行为变化和动物的运动方式如何,动物体内的组织,特别是那些新陈代谢活跃的组织,比如神经系统他们会在这些动物身上看到氧气的突然下降,不是吗?我们知道鸟类是如何防御的吗?因为如果你对一个人这样做,几乎会立即导致中风!

杰西卡:对。我们看到的是在整个飞行过程中动脉血氧水平一直保持不变。所以,总的来说,当动物在飞机上的氧气减少时,它会减少,但在整个飞行过程中它仍然保持着,所以它似乎并没有下降到太危险的水平。在飞行的初始阶段,静脉氧实际上减少了。这向我们展示了鸟类正在继续为那些需要氧气的运动组织提取更多的氧气。另一个有趣的发现是在飞行过程中静脉的温度实际上是下降的。这很有趣,因为这可能意味着血液中的血红蛋白中有更多的氧气,血红蛋白是一种结合血液中的氧气的蛋白质。当温度较低时,血红蛋白实际上可以在血液中留住更多的氧气。因此,如果那里的温度降低,你实际上可以在那个地方装载和结合更多的氧气,这意味着鸟类血液中的氧气实际上比温度更高时更多。

克里斯:不仅仅是鹅在飞得很高你们也希望很快能这样做,不是吗?

杰西卡:是的,没错。在不到三周的时间里,我将在国际空间站执行为期六个月的任务。所以形势发生了转变。现在轮到我为科学的进步推波助波了!

鼠标

15:33 -压力和髓鞘结构

大脑白质在抑郁和焦虑中扮演什么角色?

应力和髓鞘结构
刘佳,纽约城市大学

对抑郁症和社交焦虑的研究倾向于关注大脑中的神经元在做什么。但这忽略了神经系统中75%以上的细胞!这些是神经胶质,它们包括一种叫做少突胶质细胞的细胞,这种细胞制造大脑的白质或髓鞘,髓鞘投资并滋养神经纤维。髓磷脂的结构对大脑如何工作以及如何抵御压力至关重要。纽约城市大学(City University New York, CUNY)的科学家刘佳(Jia Liu)发现,通过让老鼠受到更有优势的动物的欺凌,60%的老鼠在受到欺凌后变得孤家寡人,这反映在大脑不同部位的髓磷脂模式的变化上。

Jia:我们对大脑的研究主要集中在“非神经元细胞”上,原因是目前的文献主要集中在神经元的作用上,而我们正试图从另一个角度来解决这个问题:大脑中的其他细胞类型。我们特别关注一种叫做少突胶质细胞的神经胶质细胞,它产生一种叫做髓磷脂的保护层。髓磷脂使神经元能够更好、更有效地相互交流,少突胶质细胞也提供营养和能量来维持神经纤维的健康。

克里斯:那你在整个大脑中都观察了什么,或者你关注了哪个特定的区域?

贾:我们特别关注了两个大脑区域,其中一个被称为“内侧前额叶皮层”,这是大脑中对情感和思维起关键作用的区域。我们还研究的另一个区域是伏隔核,它与奖赏反应有关;具体来说,我们观察这两个脑区少突胶质细胞的数量,以及这两个脑区髓磷脂的性质。我们发现的第一件事是成熟的少突胶质细胞数量较少在表现出社交回避的易感小鼠中髓磷脂片段更薄更短。我们只在前额皮质中发现了这一点,而在伏隔核中没有。当我们进一步研究诱导髓磷脂损伤,特别是在前额叶皮层,我们发现这种损伤足以损害社会行为,而且当髓磷脂恢复时,社会行为也恢复了。因此,我们认为髓磷脂也有助于在特定的社会压力后产生不同的行为。

为什么你认为前额叶皮层的髓鞘退化会导致——或者表现为——社会行为的改变?为什么要这样做呢?

我们不能直接知道这个问题的答案。我们认为少突胶质细胞是产生髓磷脂层的细胞,髓磷脂层可以帮助神经元更好、更有效地相互交流。适当的大脑功能或适当的行为输出,如社会互动,将依赖于多个大脑区域之间的适当交流。这种交流可以被操纵或调节取决于神经信号如何从一个区域传播到另一个区域,这种传播,特别是在连接大脑许多区域的内侧完美皮层中,由于髓磷脂的不同性质,这种传播可以被调节。

Chris -那么你认为髓磷脂是如何以这种方式改变的,因为你的输入是行为和社会的,它表现为结构变化,不是在神经元中而是在支持它们的细胞中。那么你认为信息是如何从神经回路传递到少突胶质细胞的呢?

Jia -事实上,少突胶质细胞也表达一些分子,这些分子使用与神经元用于交流的相同类型的信号;因此,它们能够接收来自神经元的信号来调节自己的分子特性。

Chris:那么你认为——我大胆地猜测,我的建议很有煽动性——如果我们观察那些抑郁的人,你认为其中至少有一部分可能是大脑中没有那么多的神经化学失衡但可能是大脑髓磷脂结构的中断,尽管是暂时的?也许我们给人们的这些药物的一些治疗效果是帮助大脑以更健康的方式重新形成髓鞘?

我很乐意支持你!事实上,有一些关联研究观察了抑郁症患者的死后组织,表明白质含量存在差异,我们希望强调的是,虽然目前治疗抑郁症或其他精神疾病的方法将针对神经细胞功能,但也许我们也应该看看大脑中其他类型的细胞,它们是导致压力相关精神障碍的潜在原因。

蜂王身上装有射频识别追踪器

21:39 -交配使蜂王失明

雄蜂用化学物质来蒙蔽雌蜂,减少性竞争。

交配使蜂王失明
Joanito Liberti,洛桑大学

在自然界中,当一个雌性与多个雄性交配时,这就引入了精子之间的竞争和性别之间的冲突:雄性“想要”将自己的基因传递给尽可能多的后代,而雌性“想要”最大限度地提高自己后代的遗传多样性,从而提高其适应性。在昆虫中,人们使用了一系列的技巧和技巧来增加一种性别比另一种性别更占优势的几率。但是蜜蜂已经把这提升到了一个全新的水平,正如Joanito Liberti所发现的那样……

Joanito——当蜂后交配时,雄蜂精液中的化学物质会影响蜂后的视力。这可能是雄性对雌性施加的一种操纵,以减少与其他雄性交配的可能性,因为蜂王必须飞出蜂巢,找到一群雄性正在等着她交配的蜜蜂。所以视野是很重要的!

克里斯-告诉我们故事是怎么开始的?你是如何开始这段旅程的?

在我读博士期间,我对两性生殖分泌物的影响,以及它们如何调节两性内部和两性之间的冲突和合作很感兴趣。作为其中的一部分,我们研究了精液对女性视力的具体影响。所以我们开始做一个实验,我们给蚁后人工授精,并特别观察这些授精后大脑发生了什么。

克里斯:当一只蜜蜂真正交配时,请给我们讲讲这个过程,蜂王是如何找到一个或几个配偶的,在这个过程中发生了什么?

Joanito——所有群居昆虫都有一种非常特殊的交配生物学,蚁后只在成年早期的某一天飞出去交配。它们在空中与雄性交配,然后它们回到蜂巢,或者发现自己找到了一个新巢——之后它们一生中再也不会有性行为。有时群居昆虫的寿命可以延长一到二十年。它们用在一天内收集到的精子在它们的一生中使所有的卵子受精。所以它们必须让精子存活很多很多年。现在,蜜蜂在所有这些方面都很特别,因为她在几天内可能进行多次交配飞行,这就是性冲突的潜在来源。因为所有的交配都是一个接一个地进行的,因为她连续飞行了好几天,已经受精的精子可能不想让女王再次飞出去,这样就减少了这些精子被储存起来的机会。

Chris -你是怎么想到视觉系统是关键的呢?你是怎么意识到这可能会发生的?

Joanito -我分析了基因表达数据,我们比较了用生理盐水溶液受精的蜂王和其他用精液受精的蜂王。我意识到有一些与视觉相关的基因在表达上是不同的。

克里斯:那你是怎么研究的,你是怎么解决这个问题的?你是怎么发现精液中的某种东西影响了女性的视觉系统你怎么知道它实际上影响了视觉系统?换句话说,使她的视觉能力下降?

Joanito:所以从这些基因表达数据来看,我们预测会对视力产生影响,因为基因被改变了。但是,当然,基因表达并不足以证明视力确实发生了变化。所以我们做了另一个实验,我们把小电极放在蚁后的眼睛上,然后我们用闪光刺激它们的视觉,记录下电信号,基本上发现接受过雄蜂精液的蚁后对刺激的反应更少这表明蚁后的视觉感知确实发生了变化。

克里斯:你怎么知道这种变化会转化为蚁后与更多雄性交配的倾向的减少?

Joanito:我们可以衡量这些影响的成本,对吧?我们在蜂王身上放上小标签,然后在再次使用相同的人工授精后监测它们的飞行活动。与只接受生理盐水的蜂王相比,接受精液的蜂王更容易迷路。所以我们假设受损的视觉感知会降低女王找到王座群并在空中与它们交配的可能性。

Chris -你知道精液中的化学物质是什么吗,还是你只知道精液作为一个整体是这样做的?

我们知道蜜蜂精液的成分是什么。所以我们知道精液中存在什么蛋白质,但我们还不知道是哪些蛋白质起了作用。在未来,尝试识别介导这些作用的特定化合物将是令人兴奋的。

人类的眼睛

26:55 -培养皿中的真实视网膜

微流体培养和视网膜色素上皮产生视网膜类器官

培养皿中的真实视网膜
Christopher Probst,弗劳恩霍夫研究所,斯图加特;Kevin Achberger,图宾根神经解剖学研究所

人类视网膜包含数以亿计的细胞,它们以非常特殊的方式组织,与眼睛中的其他细胞和结构有着密切的三维关系。这种复杂性使得研究视网膜和视网膜疾病成为过去的主要挑战。但现在,来自斯图加特弗劳恩霍夫研究所的克里斯托弗·普罗布斯特和图宾根神经解剖学研究所的凯文·阿奇伯格认为他们已经破解了它。他们开发了一种微流体三维系统,关键的是,它还包含了存在于眼睛后部的视网膜色素上皮层。其结果是培养皿中的迷你视网膜“类器官”更接近真实的视网膜。Kevin Achberger先…

Kevin -在过去,人们主要是用动物做实验,有很多伦理上的问题,这并不能真正反映人类的生物学;这就是为什么我们需要新的人体模型,而唯一的方法就是使用体外实验。对于细胞培养,一个非常惊人的模型是“类器官”——可以从干细胞中提取的组织;在视网膜中,它们是所谓的“视网膜类器官”,这是一种美丽的预制组织,可用于分析药物和疾病。

克里斯:但是它们能真实地代表视网膜的样子吗?因为视网膜的结构非常复杂:它有很多层!

凯文:是的,这就是这些类器官的神奇之处:它们真的可以分层构造。它们可以形成感光细胞。我们在实验中发现,它们甚至对光敏感:你光照它们,它们就会做出反应。

克里斯-那么,克里斯托弗,如果我们已经能制造出这些类器官,还剩下什么要做呢?你在这里做了什么附加价值的工作?

克里斯多夫:所以这里的附加价值是我们在聚合物基芯片中添加了另一种细胞类型——有通道,你可以在那里冲洗细胞——并培养它们——让它们存活。通过结合这些类器官和进一步的细胞类型,我们得到了更好的功能,这在传统的类器官模型中是不可能实现的。

Chris -那你能带来的额外的细胞类型是什么?

克里斯托弗:这些是所谓的“视网膜色素上皮细胞”,它们与这些感光细胞——光感受器——相互作用,使它们保持活力,并真正在两者之间发挥这些功能。

克里斯:因为在动物的真实视网膜中,甚至在人类的视网膜中,视网膜色素上皮层会在眼睛的后面,而光感受器——视杆细胞和视锥细胞——会靠近它,不是吗?这两者之间有一个重要的对话因为视网膜色素上皮保持视网膜健康它循环利用各种成分并清理碎片?

克里斯托弗:没错。

Chris -那为什么之前在器皿中重建视网膜的尝试中没有包括这个呢?

凯文-也许我可以进来?所以问题是,在正常的视网膜类器官中,色素上皮细胞是存在的,但是它们并没有进入自然的相互作用状态,所以它们没有在正确的位置上仅仅是由于培养方法本身。我们所做的就是把它们放置在芯片上的器官结构中,这样它们就可以彼此面对,相互作用。

当你这样做的时候,你在培养皿中培养的视网膜的功能有什么不同?

Christopher -所以,基本上,我们看到光感受器向RPE(视网膜色素上皮)层生长,它位于类器官芯片系统的底部;真正令人惊讶的是,你只看到在类器官面向这些视网膜色素上皮细胞的一边而不是另一边。我们已经看到光感受器被RPE所吸引,我们也可以看到,非常令人惊讶的是,光感受器部分被视网膜色素上皮细胞所吸收。

克里斯:那么,凯文,这是否意味着我们实际上已经得到了更忠实地再现你现在在生活中看到的东西?

凯文-是的,我想是的;因为我们对视网膜生物学的一些方面还不太了解。克里斯提到的部分光感受器的吞噬作用,这是一个非常重要的过程,这也是我们未来的目标之一详细研究这个过程是如何进行的。

克里斯:很明显,这提供了一个非常有力的机会,人们不仅可以研究健康,还可以研究疾病,可以说,了解如何治愈疾病首先要了解疾病发生的原因。你能把这个模型弄得不舒服吗?

凯文-没错,我们可以做到,这也是我们下一步要做的。这个模型的美妙之处在于,这些类器官几乎可以从每个人身上产生,无论是健康的人还是患病的人。所以下一步就是从患有视网膜色素变性的人身上提取细胞看看我们的模型有什么不同。这可能会帮助我们找出这些病人到底发生了什么。

克里斯-大概是克里斯,这意味着你可以加快药物开发的进程?

克里斯托弗:没错。这是器官芯片技术最大的可能性之一,我们把这些模型缩小到非常小的规模,并把人体细胞和人体组织整合进去。这可能会影响我们如何更好地将临床前研究的数据转移到临床,也会加快药物开发的过程,并看到我们过去在标准动物模型中看到的可能会丢失的东西。

很明显,预防疾病是首要任务之一。这样做可能比让别人生病然后再修复要容易得多。但有相当多的人患有视网膜疾病,他们已经有了明显的病理;凯文,一种治疗策略是把新细胞植入病变的视网膜这样它们就能修复并取代失去的细胞。你能用你的模型调查一下这是否可行吗?

凯文:原则上是的。我的意思是,不仅有细胞替代疗法,还有基因替代疗法。所以这个模型本身是非常通用的可以应用于任何类型的临床问题。

宇航员兼生理学家杰西卡·梅尔说

33:57 -在国际空间站的生活

杰西卡·梅尔在轨道上做什么?

国际空间站的生活
杰西卡·梅尔,美国宇航局

9月25日,杰西卡·梅尔进入太空,现在她在距我们400公里的轨道上,以每小时2.7万公里的速度飞行。那她为什么在上面…?

杰西卡:我们正在参与各种各样的实验,从微重力和太空飞行环境如何影响人体。就宇航员的眼睛健康而言,我们现在正在研究一些具体的棘手问题。当我们开始考虑太空探索的未来时,我们看到回来的宇航员的视力发生了一些变化,我们需要确保我们对这些变化有一个很好的理解。我们现在有一些证据表明,宇航员的动脉在太空飞行中实际上是增厚的。即使在六个月的任务中,我们在地面上也有相当于20到30年的老化。这是一个相当显著的增长,我们也需要更多地了解这种机制。

克里斯:所以你的意思是你回来的时候看起来老了30岁,动脉树像70多岁的人一样——可能需要换新的眼睛——但除此之外,一切都很好!

Jessica -(笑)-希望情况不会那么极端,但研究这些东西的好处当然是为了让未来变得更好。当然,这些只是生理学研究的几个例子。我的兴趣就在那里。但我们正在做燃烧实验——即使火焰在太空中燃烧的方式也不同。你可以想象,如果我们在做任何实验的时候,能够消除地球上这些重力驱动的影响,我们可能会发现一个全新的世界,里面有其他可能被掩盖的因素。所以从人体生理学到燃烧实验,再到蛋白质晶体的生长,我们都可以在空间站上生长出更纯净更大的蛋白质晶体。所以这实际上导致了治疗杜氏肌营养不良症的药物的发展;最近我们正在研究阿尔茨海默氏症和帕金森症。日本航天局甚至在空间站蛋白质晶体生长研究的基础上,开发了一种用于杜氏肌营养不良症的临床试验药物。燃烧设备的其他一些工作将有望帮助我们改善地球上的燃料经济性过程,我们也将着眼于未来航天器的发动机和燃料系统。

当我们在空间站的时候,我们也做了很多日常维护和维修:空间站现在实际上有点老了——它大约有20年的历史了。所以你可以想象,如果一个灯泡需要更换,或者我们需要修理厕所,我们不能只叫水管工或电工。我们必须自己做所有的事情。这是我们在上面做的常规操作的一部分。我们也进行太空行走。任何时候我们需要升级一个系统或者如果我们需要进行一些意想不到的维修必须在空间站外面完成我们穿上太空服,必须在那里工作一天。作为一名宇航员,我非常喜欢这份工作的一点是,它非常活跃,非常多样化,每天都做不同的事情。

克里斯:这是你一直以来的愿望吗:我在地球上很擅长做这件事,但实际上,有些问题我在太空中可以回答得更好……?

杰西卡:所以我申请成为一名宇航员,因为这是我五岁以来的梦想。幸运的是,我认为我在极端环境下研究生物生理学的一些经验,比如南极或这些斑头雁,帮助他们看到,也许我的背景——我作为人类的多样性——在太空环境中也会很有用。

Chris:考虑到你提到的事实,我们意识到在太空中的时间对健康的影响,你担心这个吗?

杰西卡:我个人不这么认为……我…这只是工作的一部分。我认为我过去进行研究的方式,也一样,没有风险你真的没有回报。我知道安全永远是第一位的。所以我们在NASA制定的协议,甚至是健康和医疗要求都是为了确保我们的安全,我们仍然保持健康,作为健康的人回来,有更多的生命。所以,我没有考虑过这一点。

Chris -你的俄语怎么样,因为很多人都很惊讶地发现你必须精通俄语,因为并不是很多控制材料都是用俄语写的?

杰西卡:是的,所以国际空间站不仅仅是美国宇航局的宇航员;我们和俄罗斯宇航员在一起,然后还有欧洲、日本和加拿大的宇航员。这些都是空间站项目的国际合作伙伴。空间站上有两种官方语言,分别是英语和俄语。所以每个人都必须精通两种语言。我们喜欢把它描述为大部分时间都在使用的一点点“英式英语”。在过去的一年半里,我断断续续地来到莫斯科郊外的宇航员训练中心星城,学习如何成为联盟号宇宙飞船的副驾驶员。这就是我要发射的。所有的培训都是用俄语进行的。学习如何成为一名副驾驶非常有趣,考虑到我的背景,当然不是在那个领域,但学习如何成为一名俄语副驾驶! It has been an absolutely incredible experience.

Chris -你现在可以为我们签名了吗?用一点俄语来证明你真的掌握了吗?

杰西卡:当然。我可能需要再考虑一下什么是好方法……

克里斯-你会说“万岁,繁荣昌盛!”

杰西卡-[笑]-不查一下就不行…我可以说(用俄语说)……所以我基本上说:“要开心,直到空间站!”

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