目前，有兩個(gè)項(xiàng)目正在探索如何利用國(guó)際空間站（ISS）這個(gè)失重環(huán)境來(lái)培養(yǎng)肌肉纖維組織和肝組織。如果成功的話，這種技術(shù)將為開(kāi)發(fā)生物醫(yī)學(xué)新療法提供新思路。大膽地試想，也許有一天，人類器官也能實(shí)現(xiàn)“太空制造”。
在過(guò)去的幾十年，已有大量研究集中于微重力對(duì)不同細(xì)胞的影響，然而，這還是首次在太空大規(guī)模培養(yǎng)人類組織。
肌肉流失，是衰老過(guò)程中的一種自然現(xiàn)象，主要發(fā)生在 30 歲以上且運(yùn)動(dòng)量少的人群中，并隨著年齡增加而加重。
斯坦福大學(xué)的 Ngan Huang 說(shuō)：“肌肉流失很嚴(yán)重時(shí)，人會(huì)感到非常虛弱，并且可能導(dǎo)致疾病的發(fā)生。”盡管飲食和運(yùn)動(dòng)可以減輕肌肉流失帶來(lái)的不利影響，科研工作者一直以來(lái)都在尋找能夠拮抗肌肉流失的藥物。而在這個(gè)研究，科研人員將利用生物反應(yīng)器（一種能為細(xì)胞提供充足營(yíng)養(yǎng)的腔室）培養(yǎng)的肌肉組織來(lái)評(píng)價(jià)抗肌肉流失藥物效能。
微重力下的肌肉流失
宇航員如果長(zhǎng)期處于微重力下，也會(huì)出現(xiàn)肌肉流失。因此在太空中，宇航員們必須嚴(yán)格地進(jìn)行鍛煉。Huang 和她的同事猜想，也許太空微重力環(huán)境可以用來(lái)模擬肌肉流失的過(guò)程，并且能大大縮短時(shí)間。
該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃于明年在 ISS 中實(shí)施他們的實(shí)驗(yàn)，考察微重力是否能模擬“加速版”肌肉流失。如果能的話，他們希望利用太空這個(gè)環(huán)境來(lái)評(píng)價(jià)幾種有潛力成為抗肌肉流失藥物的性能。
這項(xiàng)研究不僅將為地球上生活的人們帶來(lái)福音，也將有利于長(zhǎng)期遭受肌肉流失的宇航員們。
第二個(gè)研究則致力于制造出三維結(jié)構(gòu)的肝組織。在過(guò)去，生物醫(yī)學(xué)工程師們已經(jīng)能夠體外制造一些“比較薄”的組織，比如軟骨或皮膚；然而，培養(yǎng)復(fù)雜器官的組織如肝組織，在生物工程界里仍然是一個(gè)難題。其中一個(gè)原因是體內(nèi)器官的微環(huán)境很“軟”，細(xì)胞往往處于懸浮狀態(tài)；而目前用于人工培養(yǎng)組織的支架往往有一定硬度，細(xì)胞在這種環(huán)境下因?yàn)橹亓Φ脑驎?huì)沉積到容器底部。
旋轉(zhuǎn)的器官
有研究報(bào)道，用高速旋轉(zhuǎn)的生物反應(yīng)器培養(yǎng)的肝組織和靜態(tài)培養(yǎng)的肝組織相比，前者細(xì)胞能代謝更多藥物。
不過(guò)，隨著細(xì)胞數(shù)量的增加，旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器必須轉(zhuǎn)得更快才能保證細(xì)胞處于懸浮狀態(tài)。但是，速度太快時(shí)，組織會(huì)被甩到壁上。
而高速旋轉(zhuǎn)事實(shí)上產(chǎn)生的就是微重力的效果，那么為什么不直接利用太空微環(huán)境來(lái)模擬體內(nèi)器官生長(zhǎng)呢？受此啟發(fā)，加州大學(xué)圣地亞哥分校的外科學(xué)家 Tammy Chang 計(jì)劃在接下來(lái)幾年里，向 ISS 寄一些不同種類的干細(xì)胞，這些干細(xì)胞能夠分化成不同的肝組織和肝周血管。他們將利用一臺(tái)顯微鏡對(duì)生物反應(yīng)器內(nèi)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行實(shí)時(shí)攝影，形成組織后，組織將被寄回地球。
Chang 說(shuō)，最終的目的是把其中一些組織移植到鼠中來(lái)考察這些組織的功能性。這將為器官生產(chǎn)開(kāi)辟一條全新的道路。
“如果我們真的能在太空中制造出器官來(lái)為無(wú)數(shù)患者帶來(lái)福音，那么為什么不做呢？”Chang 還認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)刺激火箭技術(shù)向低軌道發(fā)展，并且更便宜。
萊斯大學(xué)的生物工程師 Jordan Miller 認(rèn)為考察微重力環(huán)境下組織的生長(zhǎng)狀態(tài)能夠?yàn)橐恍┪粗獑?wèn)題帶來(lái)答案。他說(shuō)：“如果微重力真的能為我們帶來(lái)正效益，也許我們應(yīng)該鑒定微重力下被激活的一些生物化學(xué)通路分子，在地球上我們只需要直接激活這些分子（而不需要進(jìn)入太空）就可以模擬微重力環(huán)境了。”（來(lái)源：DeepTech深科技）
