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为什么科学家要在太空中培育人体器官?

来源:新浪科技 作者:叶倾城 发布时间:2020-07-15 15:07:19 浏览次数: 【字体:

据国外媒体报道,人们在太空环境下,零重力可能会影响人体器官正常生长,这就是为什么太空实验颇有价值,宇航员在国际空间站进行了一系列科学实验,从生物科学的新视角去探索人体组织的生长之谜。

重力通过影响蛋白质和基因在细胞内的相互作用,从而干扰细胞行为,产生极化组织,这是自然器官发育的一个基本步骤。然而,当我们试图在实验室为医学移植复制复杂三维组织时,重力对发育进程进行了干扰。

实验室培育人体器官和组织

为了在实验室培育器官组织,科学家使用支架提供一个细胞表层,附加在预先确定的刚硬结构上。例如:一个人造肾脏需要特定结构或者支架来供给肾脏细胞生长。的确,这种策略有助于人体组织在早期阶段形成,但长期来看存在一些问题,例如:人工合成支架或者错误的结构会产生终极免疫反应。

相比之下,在失重条件下,细胞可以自由组织成正确的三维结构,而不需要支架基质。在太空零重力条件下,研究人员发现人体组织生长的可能新方式,例如:不使用支架生长的软骨和血管,在人工环境中模拟它们的自然细胞排列,虽然这并不是在子宫中发育过程(毕竟子宫也会受到重力影响),但太空零重力环境对于研究人体器官组织生长具有一定的优势。

国际空间站正在进行该项研究,目前宇航员整操作一系列实验用来研究优化组织生长,分析基础科学、个性化医学和器官移植。

但我们在太空环境中培育器官组织还有其他原因,长期太空任务会使宇航员的身体发生一系列生理变化,随着时间的推移,人体一些生理变化是可逆的,而另一些则不然,这将危及未来的人类航天飞行。

研究宇航员执行太空任务前后的身体状态,可以揭示他们的器官出现怎样的变化,但对于造成观察到变化的机制,却无法解释其形成原因。因此,在太空中生长人体组织可以补充此类研究,并有助于探索解决方案。

目前我们所知的所有生命形式都是在微重力环境下进化的,如果没有重力,我们的大脑可能会以不同轨迹进化,或者我们的肝脏可能不会像在地球生活期间那样过滤体内毒素。

通过在太空环境中重建胚胎器官的形成过程,我们可以预测人体子宫胚胎如何发育。在国际空间站,宇航员的科学实验室正在进行一些有关人脑有机器官的研究,旨在了解零重力对人类大脑发育的影响。这些项目将对未来人类殖民太空具有深远意义,同时,这些研究还将不断改善人造器官质量,更好地适应药物测试和治疗。

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