送药上太空
2025-01-27文思敏
一座工厂飘浮在没有重力的太空中，正在利用复杂的设备生产高价值的药物。这些药物在经过机器人包装后，再通过卫星传送回地球。
这个听起来像是科幻故事里的场景，在一些太空制药领域的创业者眼中，距离我们却并不遥远：10年到20年内，“太空药品”或许就将成为我们日常生活的一部分。
随着航天领域的商业化发展，太空不再是神秘未知的宇宙空间，它已成为各个领域的科学家解决地球难题的新舞台，药物研发也不例外，尤其是涉及蛋白质药物的研发，就完全能受益于太空这一独特环境。
太空制药简单来说是指利用太空中的特殊环境—比如微重力、高辐射、真空等—来研究和开发药物。以蛋白质类药物为例，在太空中，蛋白质的折叠和结构可能会发生不同于地球上的变化，可以开发出更高效的药物。
科学家们发现，太空环境可以使药物结晶变得更加“完美”，甚至可能为攻克疑难疾病带来突破性进展。
比如在癌症领域，免疫疗法普遍被认为是当下最有潜力的治疗方式之一，它通过激活人体免疫系统来消灭肿瘤细胞。目前的免疫疗法是让药物通过静脉注射的方式进入血液，患者需要定期接受这种治疗，这一过程痛苦且漫长。但如果把这个难题带到太空，情况将有可能变得不一样—在微重力环境下，蛋白质结晶可以有更加稳定的晶体结构，这意味着高浓度的活性成分可以被“包裹”进更小体积的药物里，从而增强药效和稳定性。
2017年，默克公司就曾经用国际空间站（ISS）的一项实验，展示他们的明星抗癌药物KEYTRUDA如何变得更加稳定。经过实验，默克公司认为，在微重力状态下生产出来的药物，注射一针即可完成治疗，患者自己在家都可以完成，不需要长期的静脉注射；并且，这种“太空药物”无需冷藏保存，因为实验证明，这些蛋白结晶在常温下也可以保持比较好的稳定性。
微重力环境的魔力
在药物研发中，蛋白质结晶长期以来始终是一个难题。
许多药物的有效成分是蛋白质分子，而蛋白质需要结晶，以形成合适的分子结构，确保药物的稳定性和疗效。
如果把药物研发比喻成“做菜”，那么蛋白质药物就像是厨房里的主菜。为了做出更好的味道，厨师需要妥善处理食材，恰到好处地运用佐料，并精准地掌握火候。但是，地球引力就像一位不受控制的助手，它总是会让“食材”变得不规则，甚至暗藏瑕疵—在地面上，细胞在融合液中会出现重力沉降现象，所以很难形成大而纯的蛋白质晶体。
但在太空里，蛋白质能够在没有引力影响和污染的条件下自由生长。每一个分子都会按照理想的轨迹排列。大多数情况下，在太空中生长的晶体在多种指标上都比地面同类晶体更好：更大、结构更好、更均匀，就像大小和质量一致的珍珠。这样的结晶不仅稳定性高，溶解度也高。通过对这些晶体的分析，研究人员能更好地了解蛋白质、酶和病毒的性质，以及生命的基本构造，研制出疗效更好的新药。
BioOrbit就是正专注于太空制药的初创公司之一。其创始人KatieKing拥有剑桥大学纳米医学博士学位，但她对太空的兴趣似乎超过了医学研究。
2022年，King参加了一个为期两个月的国际空间大学暑期课程。国际空间大学总部位于法国，专门为热衷航天事业的人提供学术培训。一年后，King创立了BioOrbit，目标是推动太空药物的商业化，扩大太空药物的生产规模。King认为“现在正是时候”，因为“这项技术已经具备充分实现的条件”。
BioOrbit的创业项目目前已获得欧洲航天局的资金支持，并计划2025年年初在国际空间站做流程测试，验证太空制药方法的有效性。
太空药物研究的历史可以追溯到1960年代。
彼时，人类航天事业刚起步，科学家们已经意识到太空中的微重力条件可能为药物和材料研究带来新的突破。当时的蛋白质结晶实验虽然没有立竿见影的成果，但也为后来的太空药物研究奠定了基础。
到了2000年代，太空药物研究有了新的发展契机，一个主要的标志就是国际空间站的启用，它成了全球科研人员的实验场。作为一个长期运行的太空实验平台，ISS能为科研人员提供一个稳定的微重力环境。太空实验舱内的设备，能够精确控制温度、湿度、气压等因素，让实验更加可靠。BioOrbit就是在这样的环境中开展药物实验的代表—与航天公司合作，将药物样本送上太空，通过微重力环境下的结晶实验，寻找制药的突破口。
当然，BioOrbit并不是唯一涉足太空药物研发市场的公司。美国瓦尔达航天工业公司已经成功在太空的微重力环境下生产出HIV药物晶体利托那韦，其制药工厂被认为是首个在近地轨道上运行的工厂。
目前，瓦尔达的主要目标是利用微重力环境来结晶药物的活性成分（API）。这种方法能够制造出在地球上无法得到的特殊晶体形态和颗粒分布，从而改善药物的性能，比如延长药物的保质期、提高药物的吸收率等。
根据瓦尔达的披露，太空制药主要分为4个环节：运载火箭、卫星巴士、制造和返回。瓦尔达自身专注于后两个环节，至于前两个环节，该公司会向SpaceX和RocketLab这样的公司购买服务—SpaceX等商业航天企业的出现，降低了火箭发射成本，也为太空制药的落地提供了更多的可能性。
除了癌症药物，还有一些大型制药公司的新兴药物也在进入太空，特别是在骨质疏松、心血管和疫苗等领域。比如礼来就与航天公司RedwireCorporation达成合作，后者在太空中为礼来创建实验室，主要研发糖尿病和心血管疾病的疗法。生物技术巨头安进公司则在太空微重力环境下，使用小鼠做了骨保护素、肌肉生长抑制素和硬化蛋白抗体这3种在研药物的测试。
从制药到生命科学
微重力如此有用，那么，为什么不在地球上制造微重力？
在地球上，通过让物体做抛物线运动（比如自由落体实验）可以暂时模拟零重力环境，但这种状态通常只能持续不到一分钟。
更重要的是，在地球上建立微重力实验室或使用极高精度技术来制造药物晶体，成本非常高昂。据商业博客NotBoring披露，以白血病免疫疗法药物BLINCYTO为例，如果在地球上搭建一个微重力实验室生产这种药物，其每公斤的价格将高达1143亿美元，“这些堆起来的美元钞票足已让人类驶向目前可达的大部分太空高度”，该博客写道。因此，想要获得持续稳定且成本相对较低的微重力环境，相比地球，太空还是更理想的选择。
当然，太空制药仍然投入巨大，而且，能够进入ISS做实验的机会非常有限，项目与项目之间竞争激烈，一个实验的准备工作和排队时间往往长达数年，也进一步拉长了研发战线及成本。为了让生意更可持续，制药之外，瓦尔达另一大块业务是开发返回模块，以此获得利润反哺制药业务。
太空制药的历史进展时间轴
以色列初创公司SpacePharma则自己在太空上建立了一座空间科学实验室，旨在降低租用ISS研究空间和运输实验设备的高昂成本—将一台重达6公斤的设备送入太空的费用大约需要3万美元。SpacePharma希望通过简化流程、降低费用的方式来增加科研项目的灵活性。它计划未来能在太空中开发疫苗，但其当下的主要目标还是支持小规模的科研项目，以期尽快获得盈利。
太空药物研发和生产面临的另一大挑战是监管—如何在全球甚至太空范围内开展监管？人体实验怎么做？太空药物的生产、销售和使用是否能适应现有的法律框架？一系列的问题都有待解决。
“制药是一个长周期的，需要立法和监管配合的领域。”火箭派创始人程巍对《第一财经》杂志说，“所以在太空制药的研发方面，目前大多还主要处在实验阶段。”来自中国的初创企业火箭派的一项业务是建立空间科学实验室。2021年年底，火箭派发射了国内首个商业航天生物载荷装置“火种一号”。这个装置就是为近地生命科学研究和航天生物医药提供微重力服务的。除此之外，火箭派也开发过生物卫星产品。比如，其“火炬一号”卫星能够在轨飞行较长时间，为微重力生命科学研究提供稳定的实验环境。
“空间生命科学主要为了解决人类在太空中生存的问题。如果未来我们真的要移居外太空，我们不可能带上足够的食物和水，必须依赖太空中的资源来满足人类需求。”程巍说，“所以生命科学研究者的目标主要有两个方面。第一是利用太空的特殊环境研究和开发更高效的物种或技术，为地球上的人类生活提供更好的支持；第二则是当人类开始星际旅行甚至外太空移民时，确保我们在太空中的吃喝、健康等需求能够得到满足。”
目前，除了火箭研发，火箭派的业务重心正逐步放在空间生命科学领域里应用落地更快的项目，争取形成商业模式闭环，比如太空农作物育种和“空间细胞图谱计划”。
与太空制药的原理类似，太空育种也是将种子送入太空，利用太空环境诱导植物发生遗传变异，培育出具有更优良性状的新品种。但与普遍还处在实验阶段的太空制药相比，目前，空间育种已经进入到商业化应用阶段，玉米、大豆、稻米、小麦等农作物都已取得一定突破。海南航天工程育种研发中心一位工程师曾在2022年的一次采访中透露，北京市场30%的草莓都是“太空草莓”。
火箭派目前正在筹备的“空间细胞图谱计划”，则是受到人类基因组计划的启发后提出的—人类基因组计划的目标是绘制人类基因组的结构图谱，而“空间细胞图谱计划”不仅关注地球上的细胞特征，还特别关注太空环境对细胞的影响，“就像我们开车要有地图的道理是一样的，它是一个基础设施，是空间生命科学的底层，而太空制药只是空间生命科学中的一个应用。”程巍说。
