水熊虫是毋庸置疑的生存大师。将它们加热到华氏300度，冷冻到接近绝对零度，剥夺它们的水分和氧气，暴露在太空的真空中——它们仍然能生存。现在，科学家们已经开始展示如何利用它们传奇般的韧性来促进人类医学发展。
受到这些几乎微小的动物（也称为水熊虫）的壮举的启发，怀俄明大学的研究人员想知道，当他们将一种特定的水熊虫蛋白引入孤立的人类细胞时会发生什么。令人难以置信的是，即使在如此陌生的环境中，它也产生了相同的效果：细胞减缓了它们的分子过程，从而进入了一种休眠状态，保护它们免受伤害。
这些发现表明，水熊虫生物学有潜力延长药物的保质期，阻止因伤组织坏死，甚至可能延缓衰老过程。这些研究结果已于今年早些时候发表在《Protein Science》杂志上，该论文的共同第一作者是分子生物学家 Thomas Boothby 实验室的高级研究员 Silvia Sanchez-Martinez。
Sanchez-Martinez 说：“如果我们能掌握水熊虫在这些极端环境中生存的技巧，也许我们可以利用它们来为我们所用。”
研究水熊虫的滞育
当环境变得艰难时，水熊虫会进入一种称为滞育的非凡过渡状态：它们的代谢停止，对食物、水以及我们通常认为生命所必需的几乎所有东西的需求也随之停止。它们可以无限期地等待，但一旦环境改善，它们就能迅速恢复。有些人甚至在几十年后被复苏，完好如初。
这些“死而复生”的特技背后的关键技巧之一是一种名为细胞质丰富热溶性蛋白（CAHS）的蛋白质，它能在环境压力时期发挥作用。大多数蛋白质结构高度有序，如果不经历过多的环境压力就容易解体。但这种蛋白质（在其他任何动物身上都未发现）是本质上无序的，这使其几乎能在任何情况下发挥作用。
尽管我们与水熊虫的最后共同祖先生活在大约6亿年前，但我们却能很好地利用赋予这种能力的基因。当三年级研究生 Kenny Nguyen 将其引入人类细胞时，这种凝胶不仅像在其原始生理状态下一样形成，还赋予了相同的优势：细胞更能抵抗脱水并保持其正常功能。
Nguyen 说：“看到你可以把它放入另一个系统中，它就能承受压力，这很酷。”
滞育是一种方便的策略，但前提是可逆的。当干燥的水熊虫遇到水——也就是说，当环境再次适合生命时——CAHS 凝胶会迅速溶解，并且生物体的代谢会重新启动。
Sanchez-Martinez 说：“大约一小时后，它们就会像什么都没发生过一样在培养皿上移动，”即使它们已经休眠了数年。
Sanchez-Martinez 不确定人类细胞会有什么反应，令她惊讶的是，当细胞重新水合后，它们又恢复了正常运作。
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将滞育应用于人类
这听起来可能像是科幻小说中关于不死人类-水熊虫混合体的序曲，但现实要平凡得多。
Sanchez-Martinez 笑着用话筒说：“不是为了长生不老或让我们长生不老。”但 CAHS 可能在紧急情况下证明是有用的，通过暂停组织损伤。例如，在器官移植期间，或在战区的创伤医学中，“我们可以阻止或减缓一些损伤，直到我们能够妥善处理它们。”
CAHS 的另一个有前途的应用，至少在不久的将来，是保存支持无数全球健康倡议的各种生物制品。这些多样化的药物（包括疫苗、血液制品和基因疗法）来源于生物体，并且像所有生物材料一样，它们相对不稳定。不利的条件会迅速降解它们所构成的 RNA、DNA 和蛋白质。
目前，生物制品依赖于冷链，或一个全球性的冷藏网络，在运输、储存和分销过程中保持低温。（这和将海产品送到美国腹地深处那种冷冰冰的网络一样。）
但这种基础设施的建设和维护成本高昂，更不用说远非万无一失——一次短暂的停电就可能毁掉一批救命药物。
我们渺小的英雄们可能正在引领我们走向一个不需要持续冷藏的药物世界。
Boothby 说：“水熊虫由所有相同的物质组成，但它们能够利用它们的超能力来稳定这些非常脆弱的分子。”
在 CAHS 等神奇蛋白质的帮助下，科学家们或许能够开发出一系列可以在干燥状态下保存的生物制品，从而使偏远和欠发达地区的医疗治疗更加普及。
CAHS 的持续研究
研究人员已经证明，CAHS 可以保存人凝血因子 VIII，这是一种常用于治疗血友病和战场大出血的生物制品。
2023年3月，《Scientific Reports》杂志刊登了该团队发布的一种药物版本，它不仅在室温下稳定，而且在可能遇到的任何温度下都稳定。
Boothby 说：“我们可以将它们加热到……几乎到水的沸点，而且它们仍然完全有效。”
这项研究源于美国军方开发新技术的国防先进研究计划局（DARPA）资助的一个项目。该实验室已经开始在小鼠身上测试该药物，Boothby 希望在未来几年内能进行人体试验。
但即使我们不能很快把自己变成人类大小的水熊虫，现实的可能性同样令人着迷。他说：“这不是科幻小说，这是科学事实。”
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Protein Science. Labile assembly of a tardigrade protein induces biostasis
Molecular cell. Tardigrades Use Intrinsically Disordered Proteins to Survive Desiccation
美国食品药品监督管理局. 什么是“生物制品”问答
Current Opinion in Biotechnology. Chemical and physical instabilities in manufacturing and storage of therapeutic proteins
Pharmaceutical Research. Grand Challenges in Pharmaceutical Research Series: Ridding the Cold Chain for Biologics
Scientific Reports. Natural and engineered mediators of desiccation tolerance stabilize Human Blood Clotting Factor VIII in a dry state
