太空培养的干细胞有望加速生物治疗

　　

梅奥诊所的两位研究人员说，在国际空间站（ISS）的微重力条件下培养的干细胞具有独特的特性，有朝一日可能有助于加速新的生物疗法和治愈复杂疾病。Fay Abdul Ghani和Abba Zubair医学博士发表在《NPJ Microgravity》杂志上的研究分析发现，微重力可以增强细胞的再生潜力。Abdul Ghani是梅奥诊所的研究技术专家。Zubair博士是佛罗里达州梅奥诊所再生生物治疗中心的实验室医学专家和医学主任，他表示“在太空中研究干细胞揭示了在正常重力下无法发现或未知的细胞机制。这一发现表明这项研究具有更广泛的科学价值，包括潜在的临床应用。”微重力是失重状态或接近零重力。

Zubair博士的实验室已经在国际空间站进行了三次不同任务的干细胞实验。他的评论文章为科学问题提供了数据，“太空是培养大量干细胞的理想环境吗？”另一个关键问题是——在太空中生长的细胞在溅落地球后能否保持其强度和功能。

Zubair博士说：“几乎所有研究干细胞的太空飞行的目标都是在细胞分化最小的情况下，促进大量安全和高质量临床级干细胞的生长。”“我们希望研究这些空间生长的细胞，以改善与年龄相关的疾病，如中风、痴呆、神经退行性疾病和癌症的治疗。”

在地球上培育干细胞的挑战

在骨髓和脂肪组织中发现的成体干细胞不能分裂和分化为特化细胞。因此，任何一个病人体内的成体干细胞数量都是有限的。为了获得足够的干细胞用于临床研究或患者使用，细胞必须繁殖和扩增。这是一个昂贵、耗时的过程，结果也不一致。

通过在国际空间站上的研究，科学家们对细胞如何繁殖、发挥功能和变成特殊细胞有了新的认识。他们发现，与在地球实验室环境中培养的细胞相比，微重力能促进更好的细胞生长和功能。

“太空环境为干细胞的生长提供了更自然的三维状态，这与人体细胞的生长非常相似，为干细胞的生长提供了优势。这与地球上可用的二维培养环境相比，后者不太可能模仿人体组织，”Zubair博士说。

在太空中培养干细胞的发现

星际干细胞研究的直接价值可能是用于疾病建模的组织生长。太空培养的干细胞可用于在培养皿中重建癌症和其他疾病的逼真模型。然后，研究人员可以使用这些模型来跟踪疾病的进展，并测试新的治疗方法来阻止它。

对梅奥诊所和其他学术健康中心的论文进行的全面审查表明，太空研究的应用远远超出了实验室。几种在失重状态下生长的干细胞系显示出了临床潜力：

• 间充质干细胞是一种分泌生长因子的成体干细胞，具有愈合的潜力。Zubair博士的研究小组已经证明，在微重力条件下生长的间充质干细胞比在地球上生长的间充质干细胞具有更强的免疫抑制能力。

• 造血干细胞具有抗感染、止血和输送氧气的血液再生能力。在国际空间站上培养的造血干细胞已经显示出扩展和分化为红细胞或白细胞的能力，有朝一日可以用于治疗血癌患者。

• 心血管祖细胞为血管和心肌提供了基本成分。它们在修复肌肉方面起着至关重要的作用。在太空中培养心血管祖细胞可能有一天会为修复因心脏病发作而受损的组织提供新的选择。

• 神经干细胞存在于中枢神经系统，在大脑发育、维护和修复中起着关键作用。神经细胞在无重力的环境中扩张，并在地球上保持其再生能力。研究人员正在研究在太空中生长的神经细胞是否可以为中枢神经系统疾病提供替代疗法。

治愈的障碍

尽管地外干细胞研究前景光明，但研究人员仍面临许多挑战。长期暴露在微重力环境下，细胞可能会失去力量和功能。随着时间的推移，太空辐射可能会破坏DNA并影响细胞的生长。另一个担忧是微重力环境下生长的细胞是否会癌变。然而，Zubair博士的团队在太空培养的间充质干细胞中没有发现可能引发癌症的染色体损伤的证据。

宇宙中的干细胞研究还处于早期阶段，在失重状态下细胞增殖的全部影响还没有完全了解。需要更多的科学数据、研究和资金来帮助研究人员充分理解空间扩展细胞的临床潜力。“到目前为止进行的太空研究只是一个起点。随着研究继续探索利用太空来推进再生医学，干细胞应用的更广阔前景是可能的。”

美国国家航空航天局和梅奥诊所的再生生物治疗中心为这项研究提供了资金。