太空细胞培养技术有何应用前景？

细胞培养技术有两个科学目标。一种是生物制药，它利用某些特定细胞在生长和繁殖过程中的代谢和分泌产物来开发用于预防和治疗某些疑难疾病的特定药物。二是从细胞学的角度理解生命过程，甚至探索人工生物的器官和成分，调节生物体的正常生长过程和再生过程等。从而为现代医学中的组织修复治疗服务，提高人类的健康水平。

在基础研究中，发现从人体组织中分离的正常细胞只能以二维和平面方式生长成细胞单层，具有“接触抑制”。换句话说，在地面上，分离的细胞只能在二维平面上生长，这使得在体外培养可用的生物组织器官变得困难，从而限制了生物技术组织工程的实际发展。在空间实验中，发现在微重力环境下，细胞生长的“接触抑制”趋于消失。通过设计合理的空间生物反应器，三维和三维分离的细胞、组织和器官有望在空间生长，从而为组织修复提供工程化组织，为药物筛选提供肿瘤模型组织。图1是在模拟微重力效应下生长的人肝癌细胞团。人体由超过100万亿个细胞组成，这些细胞形成各种组织，而组织又进一步形成各种器官。1885年，鲁用温生理盐水体外培养分离的鸡胚组织，存活数月，这是第一次组织细胞培养。近年来，一门新的学科——组织工程正在世界范围内兴起。这标志着医学将走出器官移植的范畴，进入制造组织和器官的新时代。

模拟微重力条件下生长的人肝癌细胞团

就像苹果总是从树上掉下来一样，由于地球引力的作用，当通常进行组织细胞培养时，培养物将自然地沉淀到培养容器的底部，并沿着壁在二维方向上生长。然而，人体内组织和细胞之间的关系是三维或三维的，单层或二维细胞培养技术很难获得与人体内真实情况相似或相同的组织和细胞，无法实现从分离的细胞中重建组织的想法。

组织工程，又称“再生医学”或“人体器官加工厂”，是应用生命科学和工程的原理和技术，研究和开发组织和器官的生物替代品，用于修复、重建和改善因病理变化或损伤而丧失或衰竭的组织和器官的功能。组织工程的核心是动物细胞的三维培养技术。

在空间，由于微重力环境，大小不同的组织细胞可以均匀悬浮并在三维方向上*生长，因此不同密度导致的不同沉降速度不会影响彼此之间的接触和交流。20世纪80年代末，美国研究人员启动了微重力组织工程。到目前为止，已经对广泛的细胞进行了空间研究，并取得了可喜的进展。2007年，以色列科学家利用三维培养技术开发了世界上第一颗脉动“微型心脏”。因此，细胞三维培养和组织工程正在不断绽放灿烂的花朵。

中国科学家在神舟飞船上培养了四种细胞，重点研究了细胞分泌产物的药用价值和细胞组织培养技术。实验结果表明，NK92细胞在太空中生长迅速且良好，并且可以聚集成比地面更大的团块。此外，中国科学家还利用地面微重力效应模拟器建立了软骨、骨和肝组织的三维培养模型。

神舟飞船上培养的NK92细胞团

可以预见，哺乳动物细胞和组织三维培养体系的成功建立将为人类组织细胞移植提供丰富的材料，并摆脱依赖于人体移植的各种限制。有一天，如果有人失去了一只耳朵，不要担心，科学家可以帮助他长出另一只耳朵。如果肝脏受损，他还可以通过移植肝细胞和合成纤维来获得一个“新器官”。糖尿病患者不再需要频繁注射胰岛素，因为他们已经有了“胰腺”的生物替代品...这不是幻想，而是在科学家的努力下逐渐变成现实。