一座工廠飄浮在沒有重力的太空中，正在利用復(fù)雜的設(shè)備生產(chǎn)高價(jià)值的藥物。這些藥物在經(jīng)過機(jī)器人包裝后，再通過衛(wèi)星傳送回地球。

這個(gè)聽起來像是科幻故事里的場(chǎng)景，在一些太空制藥領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)者眼中，距離我們卻并不遙遠(yuǎn)：10年到20年內(nèi)，“太空藥品”或許就將成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧?/p>

隨著航天領(lǐng)域的商業(yè)化發(fā)展，太空不再是神秘未知的宇宙空間，它已成為各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家解決地球難題的新舞臺(tái)，藥物研發(fā)也不例外，尤其是涉及蛋白質(zhì)藥物的研發(fā)，就完全能受益于太空這一獨(dú)特環(huán)境。

太空制藥簡(jiǎn)單來說是指利用太空中的特殊環(huán)境—比如微重力、高輻射、真空等—來研究和開發(fā)藥物。以蛋白質(zhì)類藥物為例，在太空中，蛋白質(zhì)的折疊和結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生不同于地球上的變化，可以開發(fā)出更高效的藥物。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，太空環(huán)境可以使藥物結(jié)晶變得更加“完美”，甚至可能為攻克疑難疾病帶來突破性進(jìn)展。

比如在癌癥領(lǐng)域，免疫療法普遍被認(rèn)為是當(dāng)下最有潛力的治療方式之一，它通過激活人體免疫系統(tǒng)來消滅腫瘤細(xì)胞。目前的免疫療法是讓藥物通過靜脈注射的方式進(jìn)入血液，患者需要定期接受這種治療，這一過程痛苦且漫長(zhǎng)。但如果把這個(gè)難題帶到太空，情況將有可能變得不一樣—在微重力環(huán)境下，蛋白質(zhì)結(jié)晶可以有更加穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，這意味著高濃度的活性成分可以被“包裹”進(jìn)更小體積的藥物里，從而增強(qiáng)藥效和穩(wěn)定性。

2017年，默克公司就曾經(jīng)用國(guó)際空間站（ISS）的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，展示他們的明星抗癌藥物KEYTRUDA如何變得更加穩(wěn)定。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，默克公司認(rèn)為，在微重力狀態(tài)下生產(chǎn)出來的藥物，注射一針即可完成治療，患者自己在家都可以完成，不需要長(zhǎng)期的靜脈注射；并且，這種“太空藥物”無需冷藏保存，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)證明，這些蛋白結(jié)晶在常溫下也可以保持比較好的穩(wěn)定性。

微重力環(huán)境的魔力

在藥物研發(fā)中，蛋白質(zhì)結(jié)晶長(zhǎng)期以來始終是一個(gè)難題。

許多藥物的有效成分是蛋白質(zhì)分子，而蛋白質(zhì)需要結(jié)晶，以形成合適的分子結(jié)構(gòu)，確保藥物的穩(wěn)定性和療效。

如果把藥物研發(fā)比喻成“做菜”，那么蛋白質(zhì)藥物就像是廚房里的主菜。為了做出更好的味道，廚師需要妥善處理食材，恰到好處地運(yùn)用佐料，并精準(zhǔn)地掌握火候。但是，地球引力就像一位不受控制的助手，它總是會(huì)讓“食材”變得不規(guī)則，甚至暗藏瑕疵—在地面上，細(xì)胞在融合液中會(huì)出現(xiàn)重力沉降現(xiàn)象，所以很難形成大而純的蛋白質(zhì)晶體。

但在太空里，蛋白質(zhì)能夠在沒有引力影響和污染的條件下自由生長(zhǎng)。每一個(gè)分子都會(huì)按照理想的軌跡排列。大多數(shù)情況下，在太空中生長(zhǎng)的晶體在多種指標(biāo)上都比地面同類晶體更好：更大、結(jié)構(gòu)更好、更均勻，就像大小和質(zhì)量一致的珍珠。這樣的結(jié)晶不僅穩(wěn)定性高，溶解度也高。通過對(duì)這些晶體的分析，研究人員能更好地了解蛋白質(zhì)、酶和病毒的性質(zhì)，以及生命的基本構(gòu)造，研制出療效更好的新藥。

BioOrbit就是正專注于太空制藥的初創(chuàng)公司之一。其創(chuàng)始人KatieKing擁有劍橋大學(xué)納米醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，但她對(duì)太空的興趣似乎超過了醫(yī)學(xué)研究。

2022年，King參加了一個(gè)為期兩個(gè)月的國(guó)際空間大學(xué)暑期課程。國(guó)際空間大學(xué)總部位于法國(guó)，專門為熱衷航天事業(yè)的人提供學(xué)術(shù)培訓(xùn)。一年后，King創(chuàng)立了BioOrbit，目標(biāo)是推動(dòng)太空藥物的商業(yè)化，擴(kuò)大太空藥物的生產(chǎn)規(guī)模。King認(rèn)為“現(xiàn)在正是時(shí)候”，因?yàn)椤斑@項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)具備充分實(shí)現(xiàn)的條件”。

BioOrbit的創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目目前已獲得歐洲航天局的資金支持，并計(jì)劃2025年年初在國(guó)際空間站做流程測(cè)試，驗(yàn)證太空制藥方法的有效性。

太空藥物研究的歷史可以追溯到1960年代。

彼時(shí)，人類航天事業(yè)剛起步，科學(xué)家們已經(jīng)意識(shí)到太空中的微重力條件可能為藥物和材料研究帶來新的突破。當(dāng)時(shí)的蛋白質(zhì)結(jié)晶實(shí)驗(yàn)雖然沒有立竿見影的成果，但也為后來的太空藥物研究奠定了基礎(chǔ)。

到了2000年代，太空藥物研究有了新的發(fā)展契機(jī)，一個(gè)主要的標(biāo)志就是國(guó)際空間站的啟用，它成了全球科研人員的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)。作為一個(gè)長(zhǎng)期運(yùn)行的太空實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，ISS能為科研人員提供一個(gè)穩(wěn)定的微重力環(huán)境。太空實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的設(shè)備，能夠精確控制溫度、濕度、氣壓等因素，讓實(shí)驗(yàn)更加可靠。BioOrbit就是在這樣的環(huán)境中開展藥物實(shí)驗(yàn)的代表—與航天公司合作，將藥物樣本送上太空，通過微重力環(huán)境下的結(jié)晶實(shí)驗(yàn)，尋找制藥的突破口。

當(dāng)然，BioOrbit并不是唯一涉足太空藥物研發(fā)市場(chǎng)的公司。美國(guó)瓦爾達(dá)航天工業(yè)公司已經(jīng)成功在太空的微重力環(huán)境下生產(chǎn)出HIV藥物晶體利托那韋，其制藥工廠被認(rèn)為是首個(gè)在近地軌道上運(yùn)行的工廠。

目前，瓦爾達(dá)的主要目標(biāo)是利用微重力環(huán)境來結(jié)晶藥物的活性成分（API）。這種方法能夠制造出在地球上無法得到的特殊晶體形態(tài)和顆粒分布，從而改善藥物的性能，比如延長(zhǎng)藥物的保質(zhì)期、提高藥物的吸收率等。

根據(jù)瓦爾達(dá)的披露，太空制藥主要分為4個(gè)環(huán)節(jié)：運(yùn)載火箭、衛(wèi)星巴士、制造和返回。瓦爾達(dá)自身專注于后兩個(gè)環(huán)節(jié)，至于前兩個(gè)環(huán)節(jié)，該公司會(huì)向SpaceX和RocketLab這樣的公司購(gòu)買服務(wù)—SpaceX等商業(yè)航天企業(yè)的出現(xiàn)，降低了火箭發(fā)射成本，也為太空制藥的落地提供了更多的可能性。

除了癌癥藥物，還有一些大型制藥公司的新興藥物也在進(jìn)入太空，特別是在骨質(zhì)疏松、心血管和疫苗等領(lǐng)域。比如禮來就與航天公司RedwireCorporation達(dá)成合作，后者在太空中為禮來創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)室，主要研發(fā)糖尿病和心血管疾病的療法。生物技術(shù)巨頭安進(jìn)公司則在太空微重力環(huán)境下，使用小鼠做了骨保護(hù)素、肌肉生長(zhǎng)抑制素和硬化蛋白抗體這3種在研藥物的測(cè)試。

從制藥到生命科學(xué)

微重力如此有用，那么，為什么不在地球上制造微重力？

在地球上，通過讓物體做拋物線運(yùn)動(dòng)（比如自由落體實(shí)驗(yàn)）可以暫時(shí)模擬零重力環(huán)境，但這種狀態(tài)通常只能持續(xù)不到一分鐘。

更重要的是，在地球上建立微重力實(shí)驗(yàn)室或使用極高精度技術(shù)來制造藥物晶體，成本非常高昂。據(jù)商業(yè)博客NotBoring披露，以白血病免疫療法藥物BLINCYTO為例，如果在地球上搭建一個(gè)微重力實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)這種藥物，其每公斤的價(jià)格將高達(dá)1143億美元，“這些堆起來的美元鈔票足已讓人類駛向目前可達(dá)的大部分太空高度”，該博客寫道。因此，想要獲得持續(xù)穩(wěn)定且成本相對(duì)較低的微重力環(huán)境，相比地球，太空還是更理想的選擇。

當(dāng)然，太空制藥仍然投入巨大，而且，能夠進(jìn)入ISS做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)非常有限，項(xiàng)目與項(xiàng)目之間競(jìng)爭(zhēng)激烈，一個(gè)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作和排隊(duì)時(shí)間往往長(zhǎng)達(dá)數(shù)年，也進(jìn)一步拉長(zhǎng)了研發(fā)戰(zhàn)線及成本。為了讓生意更可持續(xù)，制藥之外，瓦爾達(dá)另一大塊業(yè)務(wù)是開發(fā)返回模塊，以此獲得利潤(rùn)反哺制藥業(yè)務(wù)。

太空制藥的歷史進(jìn)展時(shí)間軸

以色列初創(chuàng)公司SpacePharma則自己在太空上建立了一座空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，旨在降低租用ISS研究空間和運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)設(shè)備的高昂成本—將一臺(tái)重達(dá)6公斤的設(shè)備送入太空的費(fèi)用大約需要3萬美元。SpacePharma希望通過簡(jiǎn)化流程、降低費(fèi)用的方式來增加科研項(xiàng)目的靈活性。它計(jì)劃未來能在太空中開發(fā)疫苗，但其當(dāng)下的主要目標(biāo)還是支持小規(guī)模的科研項(xiàng)目，以期盡快獲得盈利。

太空藥物研發(fā)和生產(chǎn)面臨的另一大挑戰(zhàn)是監(jiān)管—如何在全球甚至太空范圍內(nèi)開展監(jiān)管？人體實(shí)驗(yàn)怎么做？太空藥物的生產(chǎn)、銷售和使用是否能適應(yīng)現(xiàn)有的法律框架？一系列的問題都有待解決。

“制藥是一個(gè)長(zhǎng)周期的，需要立法和監(jiān)管配合的領(lǐng)域?！被鸺蓜?chuàng)始人程巍對(duì)《第一財(cái)經(jīng)》雜志說，“所以在太空制藥的研發(fā)方面，目前大多還主要處在實(shí)驗(yàn)階段?！眮碜灾袊?guó)的初創(chuàng)企業(yè)火箭派的一項(xiàng)業(yè)務(wù)是建立空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室。2021年年底，火箭派發(fā)射了國(guó)內(nèi)首個(gè)商業(yè)航天生物載荷裝置“火種一號(hào)”。這個(gè)裝置就是為近地生命科學(xué)研究和航天生物醫(yī)藥提供微重力服務(wù)的。除此之外，火箭派也開發(fā)過生物衛(wèi)星產(chǎn)品。比如，其“火炬一號(hào)”衛(wèi)星能夠在軌飛行較長(zhǎng)時(shí)間，為微重力生命科學(xué)研究提供穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

“空間生命科學(xué)主要為了解決人類在太空中生存的問題。如果未來我們真的要移居外太空，我們不可能帶上足夠的食物和水，必須依賴太空中的資源來滿足人類需求?！背涛≌f，“所以生命科學(xué)研究者的目標(biāo)主要有兩個(gè)方面。第一是利用太空的特殊環(huán)境研究和開發(fā)更高效的物種或技術(shù)，為地球上的人類生活提供更好的支持；第二則是當(dāng)人類開始星際旅行甚至外太空移民時(shí)，確保我們?cè)谔罩械某院?、健康等需求能夠得到滿足?！?/p>

目前，除了火箭研發(fā)，火箭派的業(yè)務(wù)重心正逐步放在空間生命科學(xué)領(lǐng)域里應(yīng)用落地更快的項(xiàng)目，爭(zhēng)取形成商業(yè)模式閉環(huán)，比如太空農(nóng)作物育種和“空間細(xì)胞圖譜計(jì)劃”。

與太空制藥的原理類似，太空育種也是將種子送入太空，利用太空環(huán)境誘導(dǎo)植物發(fā)生遺傳變異，培育出具有更優(yōu)良性狀的新品種。但與普遍還處在實(shí)驗(yàn)階段的太空制藥相比，目前，空間育種已經(jīng)進(jìn)入到商業(yè)化應(yīng)用階段，玉米、大豆、稻米、小麥等農(nóng)作物都已取得一定突破。海南航天工程育種研發(fā)中心一位工程師曾在2022年的一次采訪中透露，北京市場(chǎng)30%的草莓都是“太空草莓”。

火箭派目前正在籌備的“空間細(xì)胞圖譜計(jì)劃”，則是受到人類基因組計(jì)劃的啟發(fā)后提出的—人類基因組計(jì)劃的目標(biāo)是繪制人類基因組的結(jié)構(gòu)圖譜，而“空間細(xì)胞圖譜計(jì)劃”不僅關(guān)注地球上的細(xì)胞特征，還特別關(guān)注太空環(huán)境對(duì)細(xì)胞的影響，“就像我們開車要有地圖的道理是一樣的，它是一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施，是空間生命科學(xué)的底層，而太空制藥只是空間生命科學(xué)中的一個(gè)應(yīng)用?！背涛≌f。