中国人民解放军总医院南楼呼吸科 黄兵
空间环境具有地面环境中所不具备的一些特殊环境因素，包括微重力、高真空、极度温差、弱磁场和粒子辐射等，可诱导微生物产生基因突变，进而影响微生物的生物学性状和功能。载人航天是人类认识宇宙、拓展生存空间和开发太空资源的伟大实践，是现代科学技术革命的重要领域之一，它的发展对人类的社会生产生活产生了深远影响。载人航天工程的实施也为微生物科学技术的发展提供了一条新渠道，并促进了一门新的空间生物学分支领域——空间微生物学的诞生。
国外载人航天器在轨经验和国内地面研究的初步结果表明，微生物会严重威胁航天员健康和平台设备安全。通过空间微生物学研究深化对航天器微生物风险的认识，探索更加有效的载人航天器微生物综合控制措施，为载人航天器的研制和运营提供技术支撑。
据WHO 统计，全球人类前十大死亡病因中，有5种为感染相关性疾病，包括肺炎、艾滋病、结核病等。近年来，高致病性和多重耐药性病原菌不断涌现，对人类健康造成了极大的威胁，亟待研究病原菌高致病性和耐药性产生机制，为发掘感染防治新策略奠定基础。空间微生物学研究将大大促进病原菌致病与耐药机制探索，为重要感染性疾病的预防、控制和治疗新策略的发现提供前所未有的机遇，具有广阔的临床转化前景。近年来，我国的空间生命科学在制药领域特别是生物制药领域迈出了一大步。空间微生物制药是将代谢物可用于制药工艺的微生物送入太空，利用太空特殊的环境诱变作用，提高某些基因的突变频率，并在其返回地面后进行培育、筛选，最终获得生产性能优良微生物菌种的育种新技术。通过空间微生物学研究为生物药物的部分品种开发注入强有力的市场竞争力，降低产品价格，减轻国民消费成本，保障人类健康，具有重要的经济和社会意义。
刘长庭团队在空间微生物学领域做了大量研究，特别是率先开展了我国空间医学微生物学研究，是我国空间医学微生物领域的开拓者和奠基人。针对空间环境微生物防护，系统研究了空间环境对微生物的作用及机理，提出了空间微生物分子效应学说，开创了空间医学微生物防护应用的新领域：1）发现空间环境下病原微生物遗传变异规律，提出了空间微生物毒力突变致病理论与人体互利共生理论。主持了“973”计划项目——基于空间微生物变异规律探索重要感染疾病防控新策略研究。通过神舟系列飞船搭载，筛选鉴定出118株空间环境变异菌株，包括形态学、生物膜形成能力、毒力、耐药性和生化代谢发生变化的致病菌，在国、内外首次发现空间诱变的肺炎克雷伯氏菌出现罕见的溶血现象。揭示了空间环境对病原菌的作用效应和分子机理，特别是致病性和耐药性的变化和机理，为空间和地面上难治性感染的前瞻性研究、预防和治疗提供了新思路和新靶点。2）开创生物工程菌空间制药研究，提出空间微生物代谢通路改变相关的制药理论，为空间生物制药奠定理论基础。获得空间环境诱变后较高表达的重组人干扰素α1b工程制药菌株，其产量提高3倍；发现搭载能制药的产酶溶杆菌产量较地面对照增加39.1%。该研究有利于拓展我国空间生物制药，为空间生物制药工程奠定了理论基础。3）揭示空间环境下微生物腐蚀机理，提出空间微生物的腐蚀理论与洗消新材料技术理论，建立空间站材料表面的微生物控制体系，为防控空间站设备的微生物腐蚀奠定基础，有望延长航天器及空间站在轨时间。4）首次自主研发了病原微生物样品飞船搭载系统，并成功应用于神舟系列飞船的搭载研究，得到了中国载人航天办公室的高度评价并推广应用。有力保障了我国空间搭载和未来空间站的空间生物医学研究。
刘长庭团队于1997年在国内开展空间生物医学研究；2006年召开国内首届空间生物医学研究与应用研讨会；2007年成立中国宇航学会空间生物学专业委员会(2009年与中国宇航学会航天医学工程专委会合并为中国宇航学会航天医学工程与空间生物学专委会)；2008年在国内首次出版《空间生命科学研究与探索》专著，后又主编国内首部《空间微生物基础与应用研究》。成立了解放军总医院空间生物医学实验室；建立了首支空间微生物研究团队；完成了中国载人航天办公室赋予的针对空间微生物的研究任务（20111001、20131002、20161003、20161004）。先后承担和完成 29 项国家和省部课题；在空间微生物学领域共发表论文100余篇；以LCT（Liu Chang Ting）命名微生物变异物种 25 株，其全基因组序列已被美国NCBI 数据库收录；获国家发明专利 23 项，实用新型及外观设计专利 7 项。刘长庭团队对国内空间微生物学的发展做出了重要贡献；使我国空间微生物学研究水平进入国际先进行列。
