大胆创新 硕果累累
刘长庭教授在科研工作中开疆拓土,不但在我国老年呼吸病学研究方面取得了丰硕的成果,同时也为我国空间生物医学的发展做出了重要贡献,主要在整体和分子水平研究失重对细胞、微生物、动物及人体等的影响及防护方面做了系统全面地研究,在国内外处于领先地位。在空间临床微生物领域属于开拓者和奠基人,国际空间站已经发现一些有害的病原菌,影响航天员健康及设备的安全,而探索微生物变异规律和感染疾病防治新策略是国家战略需求的重大科学问题,刘长庭教授主持了一系列的研究,取得了重要成果。
(1)在国内首次建立临床微生物样品的飞船搭载系统。刘长庭教授自主研发和设计了生物样品飞船搭载系统,依据HYK-GF15《航天员系统载人运输飞船/目标飞行器舱载产品环境试验技术条件》,通过了搭载系统冲击试验、快速减压试验和振动试验,该搭载系统完全符合神舟飞船搭载的要求,得到了中国载人航天办公室的高度评价并推广应用。
(2)主持空间微生物变异规律及重要感染疾病防控新策略研究。依托于我国“神舟”系列飞船搭载和采集微生物样品,结合信息技术科学,从基因、转录和蛋白、贯穿组层面对其发生的分子机制进行了深入阐述,研究空间环境作用下病原菌的变异规律。刘长庭教授作为国家973计划首席科学家,主持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。以病原菌在空间环境下性状变化和变异规律为主线,选择神舟系列飞船搭载临床常见病原菌为主要研究对象,综合运用生物信息学、医学信息学、空间技术科学以及医学微生物学的研究思路与方法,通过表型实验筛选鉴定耐药性和致病性突变株,获得118株变异菌株,并验证和归纳病原菌空间变异规律,揭示了空间环境对病原菌的作用效应和分子机理;通过地面模拟,分析空间环境因素对临床常见病原菌的影响,研究模拟微重力条件下动物模型与病原菌相互作用、空间搭载病原菌致病和耐药相关分子机制、空间搭载病原菌代谢相关分子机制、空间环境诱变菌对模拟失重动物致病机制;首次在国内外发现肺炎克雷伯氏菌出现罕见的溶血现象,并阐述了相关机制,为地面该菌的毒力变异做出了预警;归纳分析空间环境对病原菌的作用规律;在国际微生物权威杂志发表空间微生物学发展方向的述评,为国内外该领域的进一步研究指明了方向;为保障航天员在轨健康和临床诊治新策略提供科学依据。
(3)主持空间环境下微生物腐蚀机理研究。刘长庭教授作为中国载人航天办公室重大科研项目负责人,紧密围绕“空间环境下的微生物腐蚀机理及控制方法研究”这一重大科学问题,利用航天器内微生物采集、“神舟”系列飞船搭载微生物,并结合地面模拟研究,明确载人航天器内微生物的分布和种类;针对空间环境胁迫后的微生物,综合运用空间微生物学、材料科学与系统生物学的研究思路与方法,揭示微生物在空间环境作用下的菌种演化变异特性;阐明空间环境影响下微生物的腐蚀机理;获取材料对空间环境下微生物的抗腐蚀性能;从物理、化学和生物学角度初步建立空间站材料表面的微生物控制体系,有望延长航天器在轨时间。
(4)主持空间制药研究。刘长庭教授作为国家重大科技专项——重大新药创制课题负责人,通过空间搭载对工程制药菌株进行了生物制药前期研究,发现空间环境可诱导干扰素α1b产量提高3倍,最终筛选出5株正向突变菌株。对搭载能制药的产酶溶杆菌进行研究,发现产量较地面对照增加39.1%。该研究明确了空间环境有利于获得高产工程制药菌株,对于拓展我国空间生物制药研究、服务于人类健康具有重要意义。