为什么科学家试图在太空中制造器官？

当您尝试增长器官时，重力可能是一个真正的沮丧。

这就是为什么太空实验如此有价值。他们揭示了对生物科学的新观点，包括对制造人体组织的见解。

 

重力通过影响蛋白质和基因在细胞内部的相互作用方式，形成极化的组织（这是自然器官发育的基本步骤）来影响细胞行为。不幸的是，当我们尝试在实验室中复制复杂的三维组织进行医学移植时，重力对我们不利。由于在地球上使用的生物反应器的固有局限性，所以这很困难。

我是干细胞生物学家，对脑健康和进化感兴趣。我的实验室研究子宫内人脑的形成方式，以及这一过程的改变可能对人类行为（如自闭症或精神分裂症）产生终身影响。这项工作的一部分包括在太空中生长脑细胞。

在实验室中生长组织和器官

为了在实验室中建立有组织的组织，科学家使用支架为细胞提供了一个基于预定刚性形状的附着表面。例如，人造肾需要某种形状的结构或支架以使肾细胞在其上生长。实际上，该策略有助于组织在早期阶段组织，但从长远来看会产生问题，例如最终对这些合成支架的免疫反应或结构不准确。

相比之下，在失重条件下，细胞可以自由地自组织成正确的三维结构，而无需支架基质。通过消除方程式中的重力，我们的研究人员可能会学习构建人体组织的新方法，例如无支架的软骨和血管，在人工环境中模仿其自然细胞排列。尽管这并不是子宫中发生的事情（毕竟子宫也受到重力作用），但失重条件确实为我们提供了优势。

而这正是国际空间站正在发生的事情。

这些实验可帮助研究人员优化组织生长，以用于基础科学，个性化医学和器官移植。

但是，还有其他原因我们应该在太空中制造器官。长期的太空任务会在宇航员体内造成一系列生理变化。尽管其中一些改变可以随着时间而逆转，但另一些则不能，这会损害未来的人类太空飞行。

对宇航员执行任务前后的身体进行研究可以揭示其器官出了什么问题，但对导致观测到的变化的机理却知之甚少。因此，在太空中生长的人体组织可以补充这种类型的研究，并揭示抵消这种研究的方法。

最后，我们所知道的所有生命形式都是在微重力的作用下进化的。没有重力，我们的大脑可能会沿着不同的轨迹发展，或者我们的肝脏可能无法像地球上那样过滤液体。通过在太空中重建胚胎器官的形成，我们可以预测子宫中人体的发育。在我的实验室中，有几项研究计划正在与ISS的人脑类器官一起进行，旨在了解零重力对发育中的人脑的影响。这些项目将对未来的人类殖民化产生深远的影响（人类能否在太空中成功繁殖？）。这些研究还将改善用于测试地球上药物和治疗方法的人工器官的产生。太空研究是否能为影响数百万人的神经发育和神经退行性疾病提供更好的治疗方法？