近日，环境科学与工程学院环境系统生物学研究所孙野青教授团队在空间辐射风险评估关键技术研究方面取得进展，相关研究成果以“空间辐射分子标志物”、”空间辐射生物剂量评估”、“微重力与空间辐射联合效应”等关键词在空间生命科学领域顶级期刊npj Microgravity、Life Sciences in Space Research；辐射生物学领域顶级期刊International Journal of Radiation Biology；以及环境生物学领域TOP期刊Science of the Total Environment、Chemosphere；生物信息学期刊BMC Genomics、Interdisciplinary Sciences Computational Life Sciences等杂志连续发表了20余篇系列研究论文。
空间辐射是长期载人航天飞行中航天员健康所面临的最重要的风险因素之一。随着我国空间站和载人深空探索任务的规划与实施，确保航天员在整个任务期间的健康和安全被认为是空间生命科学和航天医学领域的首要任务，而其中的空间辐射风险评估更是被视为亟需要解决的重要问题之一。而利用传统的方法进行航天员空间辐射风险评估存在着很大的不确定性，这给辐射防护带来了一系列的问题与挑战。因此，相关研究具有重要的科学意义和应用前景。
图1 空间辐射风险评估的不确定性
空间辐射分子标志物与辐射生物剂量评估技术，以及微重力等空间因素对辐射风险的影响等被认为是影响空间辐射风险评估准确性的重要因素，如何筛选出特异性的空间辐射敏感性分子标志物，并基于此解析微重力对空间辐射风险的影响是亟需解决的关键科学问题。该研究团队创新性地提出了：(1)基于耦合特征选择的空间环境敏感性生物分子筛选方法，(2)基于保守性生物学过程跨物种识别辐射响应分子标志物的筛选方法，(3)基于单样本网络的空间环境敏感性基因识别方法，(4)基于遗传算法和基因本体论的功能基因模块识别算法，(5)基于图神经网络和单分类技术的功能基因预测算法，(6)基于超几何分析的miRNA-功能基因模块网络构建与分析算法等关键技术，利用空间搭载条件下的小鼠、线虫等多组学数据，筛选并鉴定了一系列空间辐射敏感性分子标志物，并建立了辐射生物有效剂量预测、健康风险评估与预警的方法，解析了微重力对空间辐射风险的联合效应等。
图2 基于保守性生物学过程跨物种识别辐射响应分子标志物
图3 基于单样本网络分析技术识别空间环境敏感性基因
该研究团队所研发的这些关键技术对于辐射损伤过程关键分子靶点的发现、辐射损伤和健康风险的早期诊断和健康监测、以及辐射生物医学防护措施的开发具有重要的意义。部分技术已成功用于空间站工程空间辐射损伤评估与风险预警，核应急领域辐射剂量估算与环境生态风险评估，以及放射医学领域辐射生物有效剂量估算与个性化放疗方案优化等。
在上述研究的基础上，该团队还构建了“空间辐射风险评估与辐射生物学数据挖掘分析系统”，“空间辐射敏感基因与功能数据库”等，将研究得到的空间辐射和组学数据、辐射敏感基因、辐射敏感性生物过程和通路等进行分类存储，并提供辐射仿真、快速检索、统计分析功能，为辐射损伤评估与风险预警提供了重要的数字化存储、分析、仿真和评估平台。
图4 空间辐射风险评估与辐射生物学数据挖掘分析系统
图5 空间辐射敏感基因与功能数据库
该工作得到空间站工程空间应用系统第二批、第三批科学实验项目，国家自然科学基金委面上项目、中国科协青年人才托举工程、博士后创新人才支持计划、中国博士后科学基金面上项目等项目的支持。
