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類器官微重力培養(yǎng):技術(shù)突破、細(xì)胞影響與多領(lǐng)域應(yīng)用全景
類器官微重力培養(yǎng)是一種利用微重力環(huán)境來培養(yǎng)類器官的技術(shù),在生命科學(xué)研究的多個領(lǐng)域都具有重要意義。以下是相關(guān)介紹:
培養(yǎng)系統(tǒng)與技術(shù)
TDCCS - 3D 微重力三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)創(chuàng)新運(yùn)用傾斜旋轉(zhuǎn)裝置,這一巧妙設(shè)計(jì)使得整機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)三維動態(tài)旋轉(zhuǎn)。在這一過程中,細(xì)胞仿佛置身于一個更為靈活多變的“搖籃"中,不斷適應(yīng)著獨(dú)特的運(yùn)動模式。這種獨(dú)特的旋轉(zhuǎn)方式打破了傳統(tǒng)培養(yǎng)模式的局限,為細(xì)胞提供了更接近體內(nèi)真實(shí)環(huán)境的動態(tài)變化,使細(xì)胞在培養(yǎng)過程中能以一種全新的姿態(tài)生長和相互作用。
對類器官的影響
美國科學(xué)家將由干細(xì)胞制成的腦細(xì)胞類器官送上國際空間站,結(jié)果顯示,在微重力環(huán)境下生長的類器官具有更高水平與成熟相關(guān)的基因,以及更低水平與增殖相關(guān)的基因,這意味著細(xì)胞發(fā)育得更快,復(fù)制得更少。此外,微重力下生長的類器官炎癥較少,壓力相關(guān)基因的表達(dá)較低。
應(yīng)用領(lǐng)域
- 疾病建模:在神經(jīng)退行性疾病研究中,微重力環(huán)境下培養(yǎng)的腦類器官可用于研究太空旅行對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響,以及神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機(jī)制。在腫瘤研究中,微重力環(huán)境能使腫瘤類器官形成更接近體內(nèi)真實(shí)腫瘤的三維結(jié)構(gòu)和細(xì)胞組成,更好地重現(xiàn)體內(nèi)腫瘤細(xì)胞間的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),為研究腫瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移特性提供了更理想的模型。
- 藥物研發(fā):微重力3D培養(yǎng)的心肌細(xì)胞更接近人體生理狀態(tài),可大幅提高藥物心臟毒性測試的效率和可靠性,為開發(fā)抗癌藥物等提供關(guān)鍵線索,提高藥物篩選的效率和準(zhǔn)確性。
- 再生醫(yī)學(xué):微重力環(huán)境可能通過調(diào)控細(xì)胞骨架和信號通路,促進(jìn)細(xì)胞的分化和組織形成,為培養(yǎng)用于移植的功能性組織和器官提供了可能。例如,微重力培養(yǎng)的心臟祖細(xì)胞可分化為功能性心肌細(xì)胞,并自發(fā)形成規(guī)律跳動的“心臟球",返回地球后仍保持正常電生理特性,可直接用于移植或藥物測試。



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