おめでとうございます！多くの初物を達成

神舟15号の宇宙飛行士乗組員は最近、我が国が独自に開発した宇宙ステーションの二光子顕微鏡を使用して軌道上検証実験ミッションを実施し、成功を収めました。記者は27日、宇宙ステーションの2光子顕微鏡プロジェクトチームから、宇宙飛行中の宇宙飛行士の皮膚の表皮と真皮表層の3次元画像を取得するために2光子顕微鏡が使用されたのは世界で初めてであり、将来の宇宙飛行士の軌道上健康モニタリング研究に新たなツールを提供することになると聞きました。

2光子顕微鏡技術は、2光子吸収と蛍光励起に基づく非線形光学イメージング技術です。高解像度、強力な3次元断層撮影機能、大きな画像深度などの特徴を備えています。従来の二光子顕微鏡システムは大型で、信頼性、容積、重量、耐衝撃性、振動性能など、軌道上の実験機器や装置の厳しい要件を満たすことができないため、国際社会は宇宙ステーションでの二光子顕微鏡技術の軌道上運用と応用を実現できていない。

2017年、北京大学国立生物医学画像科学センター所長の程和平院士が率いるチームでは、プローブの重量がわずか2.2グラムの小型二光子顕微鏡の開発に成功し、宇宙ステーション用の二光子顕微鏡開発の基礎を築きました。 2019年、中国有人宇宙工程事務所の強力な支援を受けて、北京大学の程和平氏と王愛民氏のチーム、中国宇宙飛行士研究訓練センターの李英賢氏のチーム、北京航空航天大学の馮立双氏のチームは、関係企業や研究機関と協力し、程和平氏を総リーダーとする宇宙ステーション二光子顕微鏡プロジェクトチームを共同で設立した。プロジェクトチームは顕微鏡の小型化における数々の技術的困難を克服し、2022年9月に宇宙ステーション用の2光子顕微鏡の開発に成功した。

写真は宇宙ステーションの二光子顕微鏡による宇宙飛行士の皮膚の表層の画像化（研究チーム提供）

プロジェクトチームの一員で北京大学未来科学技術学院研究助手である王俊傑博士は、2022年11月12日に宇宙ステーション二光子顕微鏡が天舟5号貨物宇宙船で中国宇宙ステーションに無事輸送され、宇宙に到達した世界初の二光子顕微鏡となったことを紹介した。最近、神舟15号の宇宙飛行士乗組員は二光子顕微鏡の設置、デバッグ、および最初の画像テストを完了し、軌道上で宇宙飛行士の顔と前腕の皮膚の生体二光子顕微鏡画像を取得することに成功しました。

宇宙ステーションの二光子顕微鏡は、宇宙飛行士の皮膚構造と細胞の三次元分布をサブミクロンの解像度で鮮明に映し出すことができ、皮膚表面の構造と組成を非侵襲的に顕微鏡で撮影する能力があると報告されている。画像化結果から、角質層、顆粒層、有棘層、基底細胞層、真皮表層など皮膚の3次元構造が明確に識別できることがわかります。

写真は宇宙ステーションの二光子顕微鏡による宇宙飛行士の皮膚の表層の画像化（研究チーム提供）

「宇宙ステーションの二光子顕微鏡は、我が国の高性能精密光学機器製造レベルを反映する重要な成果です。」程和平氏は、今回の軌道上検証実験では、世界初となる二光子顕微鏡の軌道上正常動作など、多くの初の成果を達成したと紹介した。フェムト秒レーザーの軌道上における初の正常運用。宇宙飛行士の細胞構造と代謝組成情報を軌道上で観測するのは世界初です。 「これらは、宇宙飛行士の軌道上での細胞レベルおよび分子レベルの健康モニタリング研究を実施するための新しいツールと方法を提供するだけでなく、将来、中国の宇宙ステーションプラットフォームを使用して脳科学研究を実施するための重要な技術的手段も提供します。」