到太空去！零重力讓克隆器官“自由”地生長

7月23日，我國用長征五號遙四運載火箭成功發(fā)射首次火星探測任務天問一號探測器，將探測器送入預定軌道，開啟火星探測之旅，邁出了我國行星探測第一步。近年來，各國之間太空科技發(fā)展的競爭愈加激烈，太空中超低溫、零重力的特殊環(huán)境帶來了許多學科的技術創(chuàng)新。

使用人類自身的細胞制造出可供移植的人體器官，是治療人類各種疾病的“終極手段”之一。而在制造的過程中，地球重力是一個非常麻煩的問題。重力通過影響蛋白質和基因在細胞內部的相互作用方式，形成極化的組織（這是自然器官發(fā)育的基本步驟）來影響細胞行為。而當我們嘗試在實驗室中復制復雜的三維組織時，重力則是一個負面影響因素。

在太空實驗室中生長的器官

在地球上，為了在實驗室中制造形狀完整的器官，科學家使用支架為干細胞提供了一個基于預定剛性形狀的附著表面。例如，人造腎需要某種形狀的結構或支架以使腎細胞在其上生長。實際上，這種方法有助于器官在早期階段的生長，但在后期則會產生問題：長成的器官對支架本身產生了免疫反應，從而導致器官的三維結構不準確。 相比之下，在失重條件下，細胞可以自由地自組織成正確的三維結構，而無需支架的輔助。通過消除生長過程中的重力，我們可以創(chuàng)造新方法來克隆器官，例如無支架的軟骨和血管，在人工環(huán)境中模仿其自然細胞排列。盡管這并不是在人類子宮中發(fā)生的事情（畢竟子宮也受到重力作用），但失重條件確實為我們提供了優(yōu)勢。

該生物培養(yǎng)系統(tǒng)將使生物學家通過研究國際空間站微重力環(huán)境中生長的細胞，來了解太空如何影響人類健康。該生物培養(yǎng)系統(tǒng)將使生物學家通過研究國際空間站微重力環(huán)境中生長的細胞，來了解太空如何影響人類健康。（圖片來源：NASA / Ames研究中心/ Dominic Hart） 在國際空間站上，人們有可能做到這一切。這些實驗可幫助研究人員優(yōu)化組織生長，以用于基礎科學，個性化醫(yī)學和器官移植。 還有其他原因促使人們在太空中制造器官。長期的太空任務會在宇航員體內造成一系列生理變化。盡管其中一些改變可以隨著時間而逆轉，但另一些則不能，這會影響到未來的人類太空飛行。人們對宇航員執(zhí)行任務前后的身體進行研究可以揭示其器官出了什么問題，但對導致觀測到的變化的機理卻知之甚少。因此，在太空中生長的人體器官可以補充這種類型的研究，并找到解決這種問題的方法。

最后，我們所知道的所有生命形式都是在微重力的作用下進化的。沒有重力，我們的大腦可能會沿著不同的軌跡發(fā)展，或者我們的肝臟可能無法像地球上那樣過濾液體。完全不同的生活環(huán)境可能會給有關人體機理研究帶來新的啟示。