现实的引力太沉重了！摆脱地球重力的干细胞似乎具备更强的再生能力

引言

如果现实的引力过于沉重，为何我们不尝试摆脱它？

美国梅奥诊所的研究团队，在《NPJ Microgravity》（微重力）杂志上发表了一组非常前沿的理论：

在国际空间站（ISS）所提供的微重力环境中培育的干细胞展现出了非凡的特性，或有可能使新型生物疗法提速，并为治疗复杂疾病开辟新途径。

梅奥诊所再生生物治疗中心的研究人员Fay Abdul Ghani与Abba Zubair等人，对在国际空间站进行的三次干细胞实验数据进行了深入剖析。他们想要得到一个答案：

太空能成为孕育大量干细胞的摇篮吗？

01

地球的“引力”困境

如果研读过干细胞领域内的专业文献，或是有听过某些报告的专家解读，那么往往你能在文献的[结论]部分或是专家口中听到这么一句话：

“将间充质干细胞应用于临床仍面临诸多挑战，包括它的分离、培养、鉴定和储存等...”

细胞的培育，一直是细胞疗法的老大难。

以人体骨髓和脂肪组织内的成体干细胞为例，其数量是定量的、有限的，那么，为了获得足够多的干细胞用于临床研究，并供患者使用，就必须在体外对干细胞进行增殖。

这个过程众所周知，成本高、耗时长，质量还可能参差不齐。

其他我们先不论，成本里首先需要考虑的就是培养基。

培育间充质干细胞大多采用无血清培养基，这种培养基价格最高价格可至10,694.00元/500 mL。更何况其需要在严格控制的条件下进行以保持干细胞的生物学特性和遗传特性，设备要求不会低。

此外，干细胞的采集、培养和移植过程本身也相当漫长，从提取到植入可能需要数周甚至数月的时间。随着传代次数的增加，干细胞的增殖能力和遗传稳定性可能会下降，导致细胞凋亡数量增加，这就需要在保持细胞活性的同时控制传代次数，进一步增加了时间成本。

而且，不同来源的干细胞可能具有不同的遗传特性和功能表达，影响其质量，加之供者的年龄和身体状况等因素，都可能导致得到的干细胞质量参差不齐。

这也是为什么在地球上的科学家们致力于开发出通用型细胞疗法。

02

太空之中的宝藏

太空环境中，最显著且最大的特点就是微重力环境。

微重力环境，即地球大气层之外的太空中，由于远离地球表面，受到的地球重力作用显著减小，物体几乎不感受到重力的环境。

这种环境也被称为零重力环境，但实际上并不是完全没有重力，而是重力的影响非常微小，以至于在这种环境下，物体的自由落体运动几乎无法被察觉。

与在地球实验室环境中培育干细胞相比，这种微重力环境可以促进干细胞更好地生长，具体来说，在微重力环境中，细胞倾向于聚集在一起形成3D结构，这种结构的形成促进了细胞之间以及细胞与细胞外基质(ECM)之间的机械、结构和化学相互作用，这些变化在地球上的1G条件下是无法实现的。而这仅仅是优势之一。

Fay Abdul Ghani解释称，太空干细胞培养实验中，他们发现了在正常重力环境下无法检测的细胞机制。这让他们对干细胞是如何增殖、如何发挥作用，以及是如何变形为特化细胞有了全新认识。

所谓特化细胞指丧失分裂能力，但保持生理机能的细胞，如神经细胞和肌肉细胞等。

而对于微重力对培育干细胞的影响，我国科学家早有过推论。

2023年6月4日，神舟十五号载人飞船成功返回地面，并带回了包括国际首次在太空微重力环境下进行的多能干细胞向早期造血分化研究的细胞样品在内的实验样品。

这些干细胞在太空中经过6至15天的培养，成功实现了人类干细胞的“太空造血”。中国科学院深圳先进技术研究院的团队对这些样品进行了全方位检测分析，希望能够揭示微重力对干细胞生长的影响机理，以突破地球环境下的干细胞研究瓶颈。

天津大学药学院研究员刘子川的推论如下：

与地球环境相比，太空微重力环境为干细胞研究提供了显著的优势。

在地球上，受重力影响，干细胞在培养过程中往往容易聚集和结块，这不仅限制了细胞的自由生长，还可能影响细胞的质量和功能。但在太空微重力环境下，干细胞能够均匀悬浮、自由生长，不受重力束缚。

而一旦重力对细胞分化的自然驱动力被减弱，干细胞就能够更长时间地维持其多能性。

总的来说，这种环境下的干细胞不仅功能得到显著改善，免疫抑制能力更强，而且其体外培养过程更接近于胚胎内干细胞的分化与增殖状态。

这为科学家们提供了研究干细胞维持干性稳定增殖、增强诱导分化效率及提高组织三维重建水平的新途径。此外，太空微重力环境还可能揭示一些最基本的细胞生物学问题，为干细胞研究提供全新的思路。

03

潜力无限

梅奥团队的研究揭示：

间充质干细胞，作为一类驻留于成体内的干细胞，拥有分泌促进愈合生长因子的独特能力。

研究证实，当这些细胞在微重力环境下培养时，它们展现出的免疫抑制效能超越了地球上的同类，彰显出非凡的潜力。

造血干细胞，血液系统中的佼佼者，不仅具备持久的自我更新能力，还蕴藏着分化为各类成熟血细胞的无限可能。国际空间站上的实验揭示，那里的造血干细胞不仅生机勃勃，更能在扩增的同时分化为红细胞或白细胞，预示着它们未来或将成为对抗血癌的“神奇钥匙”。

心血管祖细胞，作为构建血管与心肌的基础单元，在心肌修复中扮演着举足轻重的角色。据加尼所述，太空培育的心血管祖细胞或许能为修复心脏病发作后的损伤组织带来前所未有的治疗选项。

而神经干细胞，则潜藏于中枢神经系统之中，对大脑的发育、维护乃至修复至关重要。在微重力的独特环境下，这些神经细胞展现出扩增的潜力。

Fay Abdul Ghan进一步展望，太空培育的干细胞有望在培养皿中构建出癌症及其他疾病的精准模型，从而助力科学家追踪疾病进展，并测试新型疗法的有效性。

04

绝非坦途

但这条脱离重力的研究之路绝非坦途。

可想而知，就连在地球上的细胞机制我们都没有完全弄清楚，更何况在太空环境中呢？太空培育的干细胞的确蕴含着巨大的研究价值与应用前景，但挑战亦如影随形。

首要难题在于，长期置身于太空微重力环境中，没有对抗过地球重力的干细胞可能会逐渐丧失其原有的功能与活力，变得“脆弱不堪”。

其次，太空辐射的潜在威胁不容忽视，这可不是大爷大妈们口中的非电离辐射，它是真正的可能损伤细胞DNA，进而影响细胞的正常生长的电离辐射。

此外，科学家还担忧微重力环境可能诱发细胞癌变。不过，Zubair的研究团队在太空培育的间充质干细胞中暂时没有发现任何癌变的迹象，这为相关研究注入了一剂强心针。

End

写在文末

太空培育干细胞的研究尚处于初级阶段，失重环境对细胞增殖的具体影响仍是一个未解之谜，但畅想一下又不犯罪。

去太空治好不治之疾，不是一件很酷的事儿吗？