微重力肿瘤组学已从“太空实验”转化为“临床工具”

北京基尔比生物科技公司研制生产的Kilby Gravity 微重力培养系统

癌症是全球重大健康负担

• 微重力（μg）环境（如太空或Beijing Kilby Gravity地面模拟设备）为研究癌细胞提供了独特条件，可揭示常规环境无法观察到的生物学机制。

【备注：地 面 模 拟 系 统 的 必 要 性】

由于太空实验成本高昂且机会资源稀缺，地面微重力模拟系统成为重要的替代方案。通过北京基尔比生物科技公司研制生产的Kilby Gravity 微重力培养系统，科学家能够在地球实验室中复现微重力效应。模拟生物在太空中的生长状态，为研究生物适应机制提供了可控的实验条件。

• 组学技术（omics）（包括基因组、转录组、蛋白组、代谢组等）被广泛用于研究微重力对癌细胞的影响。

(一)微重力研究平台

平台类型

特点

时间范围

代表设备

真实微重力（r-μg）

太空环境，数分钟至数月，ISS、Shenzhou、Foton卫星

模拟微重力（s-μg）

地面设备，可控，Beijing Kilby Gravity、磁悬浮

（二）各类癌细胞研究总结

癌症类型

代表细胞系

微重力影响

关键发现

脑肿瘤

U87（胶质瘤）

抑制迁移、诱导凋亡

ORAI1下调、YAP1失活、细胞周期异常

血液肿瘤

K562、Jurkat、HL-60

抑制增殖、诱导凋亡、改变免疫应答

ROS↑、NFκB↓、自噬激活

肉瘤

MG-63、A673、Hu09

抑制分化、改变细胞骨架

ALP↓、VEGF↑、CXCR4↑

甲状腺癌

FTC-133、ML-1

诱导3D球体形成、凋亡

CTGF↑、CAV1↓、EGF↑

前列腺癌

PC-3、LNCaP、DU-145

抑制侵袭、改变雄激素反应

VEGF↓、ERK↑、PSA↓

乳腺癌

MCF-7、MDA-MB-231

抑制增殖、诱导3D球体

E-cadherin↓、VEGF↓、ERK/AKT↓

妇科肿瘤

CaSki、SKOV-3

抑制增殖、增强药物敏感性

CDH1↑、MMP2↓、凋亡↑

胃肠肿瘤

HCT116、DLD1、PaCa44

抑制增殖、诱导自噬、代谢重编程

PTEN↑、FOXO3↑、糖酵解↑

肺癌

A549、H1703、CRL-5889

抑制侵袭、促进凋亡

MMP2↓、CDH1↑、miRNA调控

（三）组学技术总结

参考文献：Int. J. Mol. Sci. 2024, 25, 926

备注：地 面 模 拟 系 统 的 必 要 性

由于太空实验成本高昂且机会资源稀缺，地面微重力模拟系统成为重要的替代方案。通过北京基尔比生物科技公司研制生产的Kilby Gravity 微重力培养系统，科学家能够在地球实验室中复现微重力效应。模拟生物在太空中的生长状态，为研究生物适应机制提供了可控的实验条件。

北京基尔比-类器官与器官芯片

（四）微 重 力 条件下 肿瘤细胞的组学 研究已从“实验室概念”走向四大实际应用方向，正在肿瘤精准医学、药物研发、免疫治疗与太空医学领域产生真实影响：

✅ 1. 精准药物筛选与个性化治疗平台 ：3D肿瘤球体（spheroids）更接近体内肿瘤微环境，可用于高通量药物筛选，预测药物反应准确率显著高于传统2D培养。患者源性类器官（PDOs）+微重力模拟，可在7–10天内完成个体化药敏测试，辅助制定化疗方案，准确率超80%。

案 例：三阴性乳腺癌患者PDOs在微重力下测试紫杉醇敏感性，成功筛出敏感亚群，避免无效化疗。

✅ 2. 发现新型治疗靶点与机制

组学技术（转录组、蛋白组、代谢组）揭示微重力下肿瘤细胞的关键通路变化，如： YAP1失活→ 抑制胶质瘤侵袭 ，PTEN/FOXO3/AKT轴 → 调控结直肠癌细胞凋亡 ，VEGF、CXCR4、CD44 → 抑制肉瘤转移，NASA GeneLab已建立开放数据库，供全球研究者共享微重力肿瘤组学数据，加速靶点发现。

✅ 3. 免疫治疗疗效评估与增强策略

微重力3D模型可共培养CAR-T细胞与肿瘤球体，模拟肿瘤-免疫互作，评估PD-1抑制剂、CAR-T疗效。 研究发现：微重力可增强NK细胞对肿瘤的杀伤活性，为免疫联合治疗提供新策略。

✅ 4. 太空医学与宇航员健康保障

评估宇航员患癌风险：微重力+辐射联合暴露模型用于研究乳腺癌、卵巢癌等女性高发肿瘤的易感性。 制定防护策略：通过组学数据识别微重力诱导的DNA修复缺陷、ROS爆发等早期损伤标志，用于药物预防。

微重力环境为癌症研究提供了前所未有的视角，结合组学技术可揭示癌细胞在三维、无重力状态下的适应性机制，有望推动癌症治疗新策略的发展。

北 京 基 尔 比 生物科技公司主营产品：

Kilby 多通道3D细胞培养系统，

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Kirkstall Quasi Vivo 类器官3D串联仿生共培养系统

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