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太空培育类器官揭示疾病机理,引领新疗法研发

日期:2024-03-28

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自2019年起,科学家在国际空间站上取得重大突破,成功培育出包括人脑、心脏及乳房等在内的多个类器官模型。这些由人类干细胞培育的三维结构,在特殊生长因子的作用下模拟真实人体器官的复杂性,相较于传统的动物模型,类器官更加贴近人类生物学特点,为揭示癌症、神经疾病及衰老背后的科学原理提供了更为精确的研究平台。

美国趣味科学网站最近报道指出,太空培育的类器官有助于科学家深入探究疾病进程,并加快药物研发效率。它们能够帮助识别对人体有效的化合物,以促进新疗法的诞生。选择在太空环境下培育类器官,其核心原因是太空的极端环境,特别是微重力条件,可以加速细胞衰老过程,从而帮助科学家研究与衰老相关的疾病机制。

加州大学圣迭戈分校的阿利松·穆奥特里教授团队正积极利用国际空间站的微重力环境培养模拟各类大脑疾病的大脑类器官。通过观察类器官在太空中的变化,他们试图揭示阿尔茨海默病等慢性疾病的发病机制,并设计相应疗法。穆奥特里团队的研究灵感来源于NASA的一项双胞胎研究项目,其中宇航员斯科特·凯利在太空度过一年后,表现出认知能力下降的现象,这表明太空环境可能导致人体内部发生与衰老相关的病理变化。

与此同时,医学教授凯特丽奥娜·贾米森团队则在太空中培育微型肿瘤类器官,以探索癌症发展的奥秘。研究结果显示,返回地球的宇航员凯利血液中的细胞出现了端粒缩短、DNA损伤以及触发癌症生长的相关信号分子。太空中的高压条件可能促进了癌症生长,而贾米森团队通过将血液干细胞送入太空,迅速观察到了与癌症相关的基因突变和异常增殖现象。进一步的实验证明,太空环境下的癌症类器官生长速度加快,并且发现了调控癌细胞繁殖的ADAR1基因表达增强的情况。研究团队还在太空实验中测试了两种ADAR1抑制剂,证实其能有效抑制小型肿瘤的生长速度。

今年年初,贾米森团队再次将癌症类器官模型送上国际空间站,以检验更多药物在太空环境下的抗癌效果。这些前沿研究不仅有助于地球上的疾病诊疗,也为保障宇航员的健康提供了宝贵参考。例如,通过这些研究发现,未来的宇航员或许能在执行长期太空任务前采取预防措施,避免血液干细胞发生癌变。

此外,还有华盛顿大学的团队采用芯片器官模型研究太空环境对肾脏衰老的影响。尽管在国际空间站上进行类器官研究面临着设备限制、样本回收不确定性等诸多挑战,科学家们依然坚信,太空培育类器官的科研实践将打开通往全新疾病治疗方法的大门。
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