近日，環境科學與工程學院環境系統生物學研究所孫野青教授團隊在空間輻射風險評估關鍵技術研究方面取得進展，相關研究成果以“空間輻射分子標志物”、”空間輻射生物劑量評估”、“微重力與空間輻射聯合效應”等關鍵詞在空間生命科學領域頂級期刊npj Microgravity、Life Sciences in Space Research；輻射生物學領域頂級期刊International Journal of Radiation Biology；以及環境生物學領域TOP期刊Science of the Total Environment、Chemosphere；生物信息學期刊BMC Genomics、Interdisciplinary Sciences Computational Life Sciences等雜志連續發表了20余篇系列研究論文。
空間輻射是長期載人航天飛行中航天員健康所面臨的最重要的風險因素之一。隨著我國空間站和載人深空探索任務的規劃與實施，確保航天員在整個任務期間的健康和安全被認為是空間生命科學和航天醫學領域的首要任務，而其中的空間輻射風險評估更是被視為亟需要解決的重要問題之一。而利用傳統的方法進行航天員空間輻射風險評估存在著很大的不確定性，這給輻射防護帶來了一系列的問題與挑戰。因此，相關研究具有重要的科學意義和應用前景。
圖1 空間輻射風險評估的不確定性
空間輻射分子標志物與輻射生物劑量評估技術，以及微重力等空間因素對輻射風險的影響等被認為是影響空間輻射風險評估準確性的重要因素，如何篩選出特異性的空間輻射敏感性分子標志物，并基于此解析微重力對空間輻射風險的影響是亟需解決的關鍵科學問題。該研究團隊創新性地提出了：(1)基于耦合特征選擇的空間環境敏感性生物分子篩選方法，(2)基于保守性生物學過程跨物種識別輻射響應分子標志物的篩選方法，(3)基于單樣本網絡的空間環境敏感性基因識別方法，(4)基于遺傳算法和基因本體論的功能基因模塊識別算法，(5)基于圖神經網絡和單分類技術的功能基因預測算法，(6)基于超幾何分析的miRNA-功能基因模塊網絡構建與分析算法等關鍵技術，利用空間搭載條件下的小鼠、線蟲等多組學數據，篩選并鑒定了一系列空間輻射敏感性分子標志物，并建立了輻射生物有效劑量預測、健康風險評估與預警的方法，解析了微重力對空間輻射風險的聯合效應等。
圖2 基于保守性生物學過程跨物種識別輻射響應分子標志物
圖3 基于單樣本網絡分析技術識別空間環境敏感性基因
該研究團隊所研發的這些關鍵技術對于輻射損傷過程關鍵分子靶點的發現、輻射損傷和健康風險的早期診斷和健康監測、以及輻射生物醫學防護措施的開發具有重要的意義。部分技術已成功用于空間站工程空間輻射損傷評估與風險預警，核應急領域輻射劑量估算與環境生態風險評估，以及放射醫學領域輻射生物有效劑量估算與個性化放療方案優化等。
在上述研究的基礎上，該團隊還構建了“空間輻射風險評估與輻射生物學數據挖掘分析系統”，“空間輻射敏感基因與功能數據庫”等，將研究得到的空間輻射和組學數據、輻射敏感基因、輻射敏感性生物過程和通路等進行分類存儲，并提供輻射仿真、快速檢索、統計分析功能，為輻射損傷評估與風險預警提供了重要的數字化存儲、分析、仿真和評估平臺。
圖4 空間輻射風險評估與輻射生物學數據挖掘分析系統
圖5 空間輻射敏感基因與功能數據庫
該工作得到空間站工程空間應用系統第二批、第三批科學實驗項目，國家自然科學基金委面上項目、中國科協青年人才托舉工程、博士后創新人才支持計劃、中國博士后科學基金面上項目等項目的支持。
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