邓玉林：医工融合 逐梦太空

美国当地时间2017年6月3日，第一个完全由中国自主设计、研制的科学实验载荷搭乘美国“龙”飞船飞往国际空间站。这是国际空间站迎来的第一个中国空间科学载荷，也是近年来中美空间科学合作“零”的突破，这是北京理工大学教授、国际宇航科学院院士邓玉林第四次将生命科学载荷送入太空。从2002年回国至今，邓玉林将全部精力投入到了空间生命科学载荷研究中，并不断获得新的发现和取得新的成果。

　　邓玉林教授主持2017国际宇航科学院第21届人在太空学术会议开幕式

搭建医工融合平台

北京理工大学是邓玉林的母校，本科、硕士毕业后留校工作。1994年，邓玉林获得公派出国前往日本攻读博士学位，邓玉林的方向是神经生物学，从事帕金森病的病因学研究，经过3年在获得博士学位后，邓玉林前往加拿大，师从国际著名神经科学家Alan Boulton教授，继续攻读神经生物学博士后。

近10年的国外求学和工作经历，让邓玉林收获颇多，并对其回国后的科研、教学和管理工作产生了积极而深刻的影响。

在日本学习期间，邓玉林学习和实验一般都要从早上6点持续到晚上10点，虽然非常辛苦，但极大地提高了邓玉林的科研能力和技术水平，邓玉林不仅掌握了许多先进的技术，而且还发表了10多篇SCI论文。在国外学习工作期间，邓玉林有幸接触到来自欧美、日本、加拿大等不同国家的知名学者，不仅学术上得到提高和积累，而且在如何成长为一名有战略眼光科学家这一更高的科学层面上，也汲取了非常多的经验。

2002年回到北京理工大学后，邓玉林十分清醒地看到，在理工科环境下搞生命科学，难度是可想而知的。邓玉林重新调整和定位了自己的研究方向，即依托北京理工大学的军工特色和国防特色，服务国防，服务航天，服务人类健康，学科发展服务国家重大工程需要，邓玉林将研究方向“锁定”为：一是空间生命科学载荷技术研究，旨在解决在太空开展生命科学研究的实验能力问题，二是在空间环境下观察生物体生物学效应，如是否有神经功能损伤以及损伤的机制等。

邓玉林认为，医学研究和理工研究相结合长期以来“两张皮”现象十分严重，空间生命科学研究必须要构建一个高度交叉的研究团队，一批学者从事生物医学研究，另一批学者从事工程技术研究，在一个共同的平台上真正实现“医工融合”。2002年7月，空间生物与医学工程研究所成立。

“这是一个真正交叉融合的平台，有一个高度交叉的学术氛围环境。”邓玉林说。

来自太空的收获

近年来，在国家“863”重大项目、“973”课题、国家重大科学仪器专项、国家自然科学基金重点项目、国家科技支撑计划重大项目、国家重点研发计划、民用航天专项等重大项目的支持下，邓玉林领衔的课题组不断取得新的突破。

微流控芯片技术被NASA誉为空间生物实验的未来发展方向。2011年11月，由北京理工大学作为总体牵头单位设计制造的科学装置载荷“空间微流控芯片基因扩增实验仪器”，在“神舟八号”成功实现搭载并实现在轨检测，这是我国首次将微流控芯片技术用于空间科学研究。在“神舟八号”载荷实验中，邓玉林发现了一些有重要科学意义的现象。将代表不同功能的几种不同类型的基因，在太空进行扩增后发现，代表神经、代谢系统功能的基因变化很少，而代表反应免疫的基因变化却很多，研究团队由此推断，空间环境下的基因突变可能与生物分子进化有着重要的联系，这为后续国际空间站合作研究奠定了基础。

2017年6月，我国科学家自主研制的“空间环境下在PCR反应中DNA错配规律研究的科学载荷”，在美国佛罗里达州肯尼迪空间中心搭乘“龙”飞船进入国际空间站。此次载荷是采用微型微流控PCR仪，对抗体DNA片段进行在轨飞行状态下的基因扩增，用来模拟人类生命的延续与发展。

2016年6月“长征七号”首飞，北京理工大学自主研制的“微生物细胞搭载实验装置”随多用途返回舱缩比飞船成功搭载。该项目针对载人航天的需求，重点研究了细胞微生物在空间环境下增殖和变异，以及这些变化对空间生物安全，特别是对飞行器平台长期运行安全的可能影响。该研究为我国空间生物安全提供了基础性研究成果，并为我国深空探测的生物安全问题提供了参考。

2017年4月，自主研制的“微流控芯片细胞共培养和分析”随我国第一艘货运飞船“天舟一号”搭载升空，在为期两周的在轨实验中，该载荷在地面飞控干预下自主完成多细胞、多腔室细胞共培养和在轨在线分析检测任务，探索了太空微重力环境下神经与免疫系统相互作用等新现象。研究中观察了细胞的生长状态，以及神经细胞与免疫细胞之间的相互作用，检测了微量细胞因子。该项目突破多项关键技术，攻克了10天以上空间细胞长时间培养技术。在2017年年初召开的“天舟一号”任务货运飞船系统搭载项目研制总结评审会上，专家组对于这一最复杂、最先进的，代表空间生命科学载荷最新水平的仪器装置的创新性以及研制工作给予了高度认可和评价。

围绕空间辐射防护和常见重大疾病问题，邓玉林带领的研究团队已完成或正在完成多个新药的临床前研究，在国家自然科学基金重点项目的支持下，开展了对空间重离子辐射中枢神经损伤及神经免疫相互作用机制开展研究，在此基础上研发出“龙抗一号”抗辐射药物，有望打破空间辐射防护无药可防的局面。

应用前景广阔

邓玉林说，人类或生物体长期在地球上进化，很多现象和知识被掩盖，要发现基因和蛋白质的功能也比较困难，太空提供了一个与地面完全不同的重力、辐射、磁场环境，对于生命科学研究有着重要的意义。一是，空间生命科学有助于生命科学新知识新现象的发现；二是，利用空间环境发展，可以发展新的生物技术和方法；三是，空间生命科学载荷平台，更有利于研究生命的起源和进化；四是，通过发展新的医监医保技术，有助更好地保障航天员长期在轨飞行健康。

邓玉林强调，空间生命科学研究所取得的成果不仅能应用于国家载人航天重大工程中，而且这些装置也可在转化为科学仪器或医疗器械，服务于科学研究，服务于医疗健康，推动军民融合，推动空间技术民用化。空间生命科学研究中发现的新知识，新现象，对人类更好地认识自身和临床疾病治疗也有着重要的指导意义。

邓玉林说：“虽然目前在空间生命科学载荷研究方面与先进国家相比中国还存在一定差距，在近年来国家重大科技工程的支持下，我们已有了很好的技术储备，随着更多研究的开展和国际合作的不断深入，在可预见的将来，中国在空间生命科学载荷技术和空间环境生物学效应研究上，将形成具有鲜明特色的技术优势。”