为什么科学家要在太空中培养人体器官?

2020-07-13 11:43:17 新闻来源:网络
  重力通过影响细胞中蛋白质和基因之间的相互作用而干扰细胞行为并产生极化组织,这是自然器官发育的一个基本步骤。然而,当我们试图在实验室复制复杂的三维组织用于医学移植时,重力会干扰发育过程。
  人体器官和组织的实验室培养
  为了在实验室培养器官和组织,科学家们利用支架提供了一个附着在预定的刚性结构上的细胞表面。例如,人工肾需要一个特定的结构或支架来提供肾脏细胞以供其生长。的确,这种策略有助于人类组织在早期形成,但从长远来看,存在一些问题,比如合成支架或产生最终免疫反应的错误结构。
  相反,在失重条件下,细胞可以在不需要支架基质的情况下自由组织成正确的三维结构。在空间零重力条件下,研究人员发现了可能的人类组织生长的新方法,例如在人工环境中模拟细胞的自然排列,而不用支架来生长软骨和血管,尽管这不是子宫发育的过程(毕竟,子宫也受到重力的影响),但空间零重力环境在研究人体器官和组织的生长方面有一些优势。
  国际空间站正在进行这项研究,宇航员目前正在进行一系列实验,以优化组织生长,分析基础科学、个性化医学和器官移植。
  但是,我们在太空环境中培养器官和组织还有其他原因。长期的太空任务将使宇航员的身体发生一系列生理变化。随着时间的推移,人体的某些生理变化将是可逆的,而另一些则会危及未来的人类太空飞行。
  研究宇航员在太空任务前后的身体状况可以揭示他们的器官是如何变化的,但对观察到变化的机制没有任何解释。因此,在太空中生长人类组织可以补充这种研究,并有助于探索解决方案。
  到目前为止,我们所知道的所有生命形式都是在微重力环境中进化的。没有重力,我们的大脑可能会以不同的轨迹进化,或者我们的肝脏可能不会像在地球上的生命中那样过滤体内的毒素。
  通过重建太空环境中胚胎器官的形成,我们可以预测人类子宫胚胎是如何发育的。在国际空间站,宇航员的科学实验室正在对人脑的有机器官进行一系列研究,以了解零重力对人脑发育的影响。这些项目将对人类未来的太空定植具有深远的意义,同时,这些研究将继续提高人造器官的质量,更好地适应药物测试和治疗。
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