一個(gè)“離開(kāi)這個(gè)世界”的項(xiàng)目有可能通過(guò)創(chuàng)新研究改變組織工程和肝臟移植的未來(lái)在國(guó)際號(hào)上服役國(guó)際空間站（ISS）

在加州大學(xué)舊金山分校外科教授、醫(yī)學(xué)博士、FACS教授Tammy T. Chang的帶領(lǐng)下，Chang肝臟組織工程實(shí)驗(yàn)室正在開(kāi)拓在低地球軌道（LEO）——海拔1200英里以下的空間區(qū)域——進(jìn)行人類(lèi)肝臟組織的自我組裝。這一過(guò)程可以顯著促進(jìn)地球上用于醫(yī)療用途的復(fù)雜組織的發(fā)展。將這些組織運(yùn)回地球的策略和相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果將在加利福尼亞州舊金山舉行的2024年美國(guó)外科醫(yī)師學(xué)會(huì)（ACS）臨床大會(huì)上公布。

這種方法利用獨(dú)特的微重力環(huán)境來(lái)解決當(dāng)前地球上組織工程技術(shù)的局限性。例如，使用人造基質(zhì)提供細(xì)胞生長(zhǎng)的框架，可以引入外部物質(zhì)并改變細(xì)胞功能。

張博士說(shuō)：“我們的研究結(jié)果表明，在微重力條件下，肝組織的分化和功能比在地球上培養(yǎng)的肝組織更好?！薄斑@是創(chuàng)造可行的肝組織植入物的關(guān)鍵一步，可以作為傳統(tǒng)肝移植的替代或輔助?！?/p>

組織工程的創(chuàng)新方法

Chang實(shí)驗(yàn)室的研究重點(diǎn)是誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）在微重力下的自組裝。這些初始細(xì)胞是由正常的人類(lèi)細(xì)胞重新編程產(chǎn)生的，其功能類(lèi)似于胚胎干細(xì)胞。這意味著多能干細(xì)胞可以轉(zhuǎn)變成許多不同類(lèi)型的細(xì)胞。這些干細(xì)胞被植入微重力下的肝組織中，其功能就像一個(gè)更小、更簡(jiǎn)單的肝臟。與依賴(lài)外源基質(zhì)或培養(yǎng)板的地球組織工程方法不同，微重力允許細(xì)胞自由漂浮和自然組織，從而產(chǎn)生更生理上準(zhǔn)確的組織。

該項(xiàng)目的一個(gè)核心組成部分是開(kāi)發(fā)一種定制的生物反應(yīng)器，稱(chēng)為“組織球”，旨在促進(jìn)組織在太空失重環(huán)境下的自我組裝。該生物反應(yīng)器具有人造血管和自動(dòng)介質(zhì)交換，模擬人體組織的自然血液流動(dòng)過(guò)程。

未來(lái)意義和低溫保存進(jìn)展

研究小組還在研究先進(jìn)的低溫保存技術(shù)，以便將工程組織從太空安全地運(yùn)送到地球。該項(xiàng)目的下一階段包括測(cè)試等時(shí)過(guò)冷，這是一種將組織保持在冰點(diǎn)以下而不損害組織的保存方法。這項(xiàng)技術(shù)可以延長(zhǎng)工程組織的保質(zhì)期，并有可能應(yīng)用于整個(gè)器官。

張博士說(shuō)：“我們的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)強(qiáng)大的保存技術(shù)，使我們能夠?qū)⒐δ芙M織帶回地球，在那里它們可以用于一系列生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，包括疾病建模、藥物測(cè)試，以及最終的治療植入。”

Chang實(shí)驗(yàn)室的航天實(shí)驗(yàn)計(jì)劃于2025年2月發(fā)射。作者認(rèn)為，這項(xiàng)研究不僅展示了微重力在推進(jìn)組織工程方面的潛力，而且為未來(lái)在空間生物醫(yī)學(xué)制造方面的創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。

這項(xiàng)研究由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）與國(guó)際空間站國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ISSNL）和美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的轉(zhuǎn)化研究所合作支持。