太空飞行促进干细胞科学、生物制造和疾病建模的机会

更有效地生产大量干细胞的秘密可能在于太空中接近零重力的条件。西达斯-西奈的科学家报告称，微重力有可能促进干细胞的快速大规模生产，从而为地球上的生命拯救做出贡献。根据Cedars-Sinai的论文，12月的虚拟空间研讨会的与会者确定了在太空进行生物制造工作的50多个潜在商业机会。

　　

更有效地生产大量干细胞的秘密可能在于太空中接近零重力的条件。西达斯-西奈的科学家报告称，微重力有可能促进干细胞的快速大规模生产，从而为地球上的生命拯救做出贡献。

由Cedars Sinai团队领导并发表在《干细胞报告》上的一篇论文(“近地轨道再生医学生物制造”)强调了在2020年太空生物制造研讨会上讨论的关键机遇，以扩大太空干细胞制造。根据Cedars-Sinai的论文，12月的虚拟空间研讨会的与会者确定了在太空进行生物制造工作的50多个潜在商业机会。最有希望的技术分为三类:疾病模型、生物制造和干细胞衍生产品。新出版的干细胞报告展望总结道:“研讨会将启动一个可持续发展的市场路线图，在空间再生医学生物制造。”

作者指出，在过去十年中，国际空间站国家实验室(ISS National Lab)支持了组织工程和再生医学领域的太空研究。“这一初步的研究和发展为如何利用微重力来推进太空生物制造，从而造福地球上的人类生活和商业企业提供了重要的见解。”研究小组继续说，利用微重力让科学家们对整个生物体的细胞行为、细胞与细胞之间的相互作用、组织发育和再生的基本方面有了新的认识。此外，“在国际空间站上进行的开创性生物工程实验与地面研究已经证明，微重力可以研究在正常重力条件下无法实现的新特征，包括干细胞增殖率和分化的变化。”

空间生物制造研讨会的成立是为了作为制定近地轨道(LEO)空间生物制造可持续市场路线图的第一步。作者指出，生物制造，即使用微生物等生物材料来生产适用于临床前、临床和治疗应用的物质和生物材料，在微重力条件下可以更有效率。“我们发现太空飞行和微重力生物制造是一个理想的地方,因为它有许多非常特殊的属性生物组织和细胞生物过程,可以帮助批量生产或其他产品,你无法在地球上,“干细胞生物学家Arun Sharma博士说，他是研究科学家，也是Cedars-Sinai理事会再生医学研究所、Smidt心脏研究所和生物医学科学系新研究实验室的负责人。“在过去的20年里，再生医学取得了显著的进步，空间技术也取得了指数级的进步，这为进入太空和将太空商业化提供了新的机会。”

在确定的50个潜在商业机会中，最有前途的有三个领域;疾病建模，干细胞和干细胞衍生产品，以及生物制造。疾病建模是科学家用来研究疾病和可能的治疗方法的一种方法，通过复制全功能结构——无论是使用干细胞、类器官(由类似于人体组织的人类干细胞培育的微型3D结构)，还是其他组织。研究人员发现，一旦身体长时间暴露在低重力环境中，就会加速骨质流失和衰老。研究人员在他们的论文中写道:“……这种独一无二的分离持续微重力引起的压力的机会，可以为研究衰老过程和疾病进展提供重要的见解。”“相关的太空研究数据表明，人类在适应太空飞行的过程中，以及返回地球后的重新适应过程中，都会经历重大的生理变化。”

通过建立基于这一加速衰老过程的疾病模型，研究科学家可以更好地了解衰老过程和疾病进展的机制。”这项工作不仅可以帮助宇航员,但是它也可以导致美国制造业骨骼构造或骨骼肌结构可以应用于疾病如骨质疏松症和其他形式的加速骨骼老化和肌肉浪费地球上人们的经验,”Sharma说,他是论文的通讯作者。

研讨会上另一个被高度讨论的话题是生物制造，即利用制造过程来生产组织和器官等材料。3D打印是生物制造的核心技术之一。在地球上生产这些材料的一个主要问题涉及到重力诱导的密度，这使得细胞难以扩张和生长。由于太空中没有重力和密度，科学家们希望他们可以使用3D打印打印出独特的形状和产品，比如类器官或心脏组织，以一种在地球上无法复制的方式。

该综述指出:“关于生物制造的讨论涵盖了各种各样的机会，包括用于疾病建模的组织制造、生物制造材料的测试和成熟，以及改进的生物材料和生物制造构件的制造工艺。“对生产植入物、组织和器官的新方法的集体需求是一个公众关注的问题，政府机构有机会投入资源，利用一个独特的环境，如基于leo的平台来推进该领域。”

第三类研究集中在干细胞的产生和理解微重力如何影响干细胞的一些基本特性。其中一些特性包括潜能(干细胞自我更新的能力)和分化(干细胞转化为其他类型细胞的能力)。

了解太空飞行对干细胞的一些影响，可能会导致在没有重力的情况下制造大量细胞的更好方法。作者指出，干细胞和干细胞衍生产品有两个主要的客户群。首先是那些利用干细胞作为研究工具的人，其次是那些利用干细胞用于治疗的人。研讨会的作者们指出，与会者普遍认为，在短期内，最大的投资回报将来自可转化为改善陆地过程、产品和工具的数据。“然而，与会者认为，最终，某些类型的干细胞和干细胞衍生产品的大规模生产可以受益于基于低碳轨道设施的生产，而低碳轨道环境可以赋予某些在陆地环境中无法复制的优势。”

来自西达斯-西奈的科学家将与美国宇航局和私人承包商space Tango合作，在明年初将干细胞送入太空，以测试在低重力环境下是否有可能大批量生产干细胞。Sharma说:“虽然我们仍处于某些研究的探索阶段，但这已经不再是科幻小说的领域了。”“在未来五年内，我们可能会看到这样一种情况，我们可以找到在地球上根本不可能的方式来制造细胞或组织。我认为这是非常令人兴奋的。”

正如该展望的作者所报告的那样，“现在是利用低轨道进行研究和开发的时候了，以证明天基生物制造的价值及其对人类的益处。”这将使一个强大的太空生物制造市场所需的投资成为可能，而这次研讨会是发展这一未来的第一步。”