利用外太空推進(jìn)干細(xì)胞科學(xué)和醫(yī)學(xué)

2022年1月1日整理發(fā)布：更有效地生產(chǎn)大批量干細(xì)胞的秘訣可能在于太空中接近零重力的條件。Cedars-Sinai 的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，通過促進(jìn)干細(xì)胞的快速大規(guī)模生產(chǎn)，微重力有可能為拯救地球上的生命進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。

由 Cedars Sinai 領(lǐng)導(dǎo)并發(fā)表在同行評審期刊《干細(xì)胞報(bào)告》上的一篇新論文強(qiáng)調(diào)了 2020 年太空生物制造研討會(huì)期間討論的擴(kuò)大太空干細(xì)胞制造的關(guān)鍵機(jī)會(huì)。

生物制造——一種使用微生物等生物材料生產(chǎn)適用于臨床前、臨床和治療應(yīng)用的物質(zhì)和生物材料的干細(xì)胞生產(chǎn)類型——在微重力條件下可以提高生產(chǎn)力。

“我們發(fā)現(xiàn)太空飛行和微重力是生物制造的理想場所，因?yàn)樗x予生物組織和生物過程許多非常特殊的特性，可以幫助大規(guī)模生產(chǎn)細(xì)胞或其他產(chǎn)品，而這是您無法做到的在地球上，”干細(xì)胞生物學(xué)家 Arun Sharma 博士說，他是 Cedars-Sinai 理事會(huì)再生醫(yī)學(xué)研究所、斯密特心臟研究所和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)系新研究實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人兼研究科學(xué)家。

“在過去的二十年里，再生醫(yī)學(xué)取得了顯著進(jìn)步，太空技術(shù)呈指數(shù)級(jí)進(jìn)步，為進(jìn)入太空和商業(yè)化太空提供了新的機(jī)會(huì)，”他說。

根據(jù) Cedars-Sinai 論文，12 月虛擬空間研討會(huì)的與會(huì)者確定了 50 多個(gè)在太空進(jìn)行生物制造工作的潛在商業(yè)機(jī)會(huì)。最有前途的分為三類：疾病建模、生物制造和干細(xì)胞衍生產(chǎn)品。

第一個(gè)是疾病建模，科學(xué)家們通過復(fù)制全功能結(jié)構(gòu)來研究疾病和可能的治療方法——無論是使用干細(xì)胞、類器官(從類似于人體組織的人體干細(xì)胞生長的微型 3D 結(jié)構(gòu))，還是其他組織。

研究人員發(fā)現(xiàn)，一旦身體長時(shí)間暴露在低重力條件下，就會(huì)加速骨質(zhì)流失和衰老。通過開發(fā)基于這種加速衰老過程的疾病模型，研究科學(xué)家可以更好地了解衰老過程和疾病進(jìn)展的機(jī)制。

Sharma 說：“這項(xiàng)工作不僅可以幫助宇航員，而且還可以幫助我們制造骨骼結(jié)構(gòu)或骨骼肌結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)可用于治療骨質(zhì)疏松癥和人們在地球上經(jīng)歷的其他形式的加速骨老化和肌肉萎縮等疾病。” , 誰是論文的通訊作者。

研討會(huì)上另一個(gè)高度討論的話題是生物制造，它使用制造工藝來生產(chǎn)組織和器官等材料。核心生物制造技術(shù)之一是 3D 打印。

在地球上生產(chǎn)這些材料的一個(gè)主要問題涉及重力誘導(dǎo)的密度，這使得細(xì)胞難以擴(kuò)張和生長。由于太空中沒有重力和密度，科學(xué)家們希望他們可以使用 3D 打印以地球上無法復(fù)制的方式打印獨(dú)特的形狀和產(chǎn)品，如類器官或心臟組織。

第三類與干細(xì)胞的生產(chǎn)有關(guān)，以及了解微重力如何影響干細(xì)胞的一些基本特性。其中一些特性包括效力，即干細(xì)胞自我更新的能力，以及分化，即干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?xì)胞類型的能力。

了解太空飛行對干細(xì)胞的一些影響可能會(huì)導(dǎo)致在沒有重力的情況下制造大量細(xì)胞的更好方法。Cedars-Sinai 的科學(xué)家將在明年初與 NASA 和私人承包商 Space Tango 一起將干細(xì)胞送入太空，以測試是否有可能在低重力環(huán)境下大批量生產(chǎn)。

“雖然我們?nèi)蕴幱谄渲幸恍┭芯康奶剿麟A段，但這已不再屬于科幻小說的范疇，”夏爾馬說。“在接下來的五年內(nèi)，我們可能會(huì)看到這樣一種情景，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)可以以地球上根本不可能的方式制造的細(xì)胞或組織。我認(rèn)為這非常令人興奮。”

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