隨著航天技術與生物技術的發展，太空生物制藥正得到越來越多的重視和運用。在《2021中國的航天》白皮書中，太空生物制藥被列為需要培育發展的太空經濟新業態之一。它不僅在科學研究上具有獨特優勢，也蘊藏著巨大的經濟價值，成為全球太空科技發展的前沿領域。
生物制藥是指以生物體為原料或借助生物過程，生產出藥用天然活性物質。研究發現，構成人體的許多物質也是很好的藥物。比如，廣為人知的胰島素和各種抗體就屬于蛋白質藥，此外還有核酸、維生素、多肽等各類生物藥。2020年全球醫藥市場規模約為1.3萬億美元，其中生物類制劑和藥物超過3300億美元。2021年國際十大生物技術藥物的全球銷售額達到711億美元。由于具有微量、高效、智能等優點，生物制藥正成為醫藥行業的熱門分支。
那么太空生物制藥有什么不一樣呢？研制智能高效的生物質藥，離不開對生物材料的分子結構和相互作用原理的洞察。然而，蛋白質等生物材料分子量大、結構復雜、分子易變性失活，加上外部環境重力或浮力的干擾，提純過程變得格外困難，體外溶液中分子相互作用的模式與體內實際情況也相去甚遠。以胰島素分子為例，它包含了784個原子，而水分子僅有3個原子，生物材料的復雜性可見一斑。而在太空環境中，失重、空間輻射、晝夜節律變換等特點，正在創造人們認知事物的特殊環境。
在太空，由于生物大分子的姿態和分布不再受浮力對流和重力沉降的影響，生物大分子可以更加舒展，更充分地結合。在失重的環境下，生物分子“同類相聚”，雜質能被更充分地過濾，形成純度更高、排列更整齊的高質量晶體。太空中出現的分子結合方式也可能產生有別于地面的新晶體，有助于新藥的研發。納米大小的均勻晶體還可以做成口服膠囊，使人們免受注射之苦。
太空輻射通常被認為會損傷生物的DNA。不過換個角度來看，DNA的改變有時相當于產生了新物種，往往具有新特性和新能力。因此，對于借助微生物以及動植物細胞、組織或個體來制備藥物的體系，利用太空輻射誘發特定基因的損傷或突變，可能會獲得更健壯的生物生產體系，進而提高藥物產量，甚至得到地面難以制備的候選藥物。
太空生物制藥技術對于太空生活同樣不可或缺。長期輻射會加速藥物失效，因此為人類太空活動篩選出耐輻射的生產體系，開發可靠的生產工藝和生產設備，以實時需求制備藥物，就成為太空生物制藥的又一個新方向。
目前在國際空間站中，太空生物制藥已經取得初步的研究成果。我國科研人員在神舟七號上開展了制藥微生物育種搭載試驗，在神舟三號和神舟八號上開展了蛋白質結晶實驗等。還有一些生物制藥公司進行了治療探索和藥物研究開發，在治療骨質疏松、乳腺癌等方面取得了突破。未來，太空生物制藥的成果及經濟社會效益令人期待。
（作者為中國科學院空間應用工程與技術中心研究員）
