Science聚焦：幹細胞在太空，作甚？

伴隨著航天航空科技的發展，載人飛船讓我們有機會進一步認知太空。但是離開地球進行太空任務，宇航員們處於失重狀態，會產生一系列身體變化，例如頭暈、心律異常、心臟萎縮等等。除了這些，微重力環境會對幹細胞產生哪些影響呢？

當地時間12月8日，斯坦福大學細胞生物學家Arun Sharma在世界幹細胞峰會（WSCS）上彙報了相關研究成果。他們希望將幹細胞送至細胞送至外太空，放置於國際空間站（ISS），從而使其處於近乎失重的狀態，進行相關研究。

微重力對心臟細胞的影響？

Sharma團隊從3名成年人身上提取了皮膚和血液細胞，通過重編程技術獲得誘導性多能幹細胞（iPSCs），它可以分化成多種不同類型的細胞，包括心臟細胞。

今年7月，研究團隊將這些重編程分化而來的心肌細胞分成兩份：一份跟隨「SpaceX CRS-9」項目「飛離」地球，在國際空間站放置1個月；另一份留在地球，作為對照組。

現在，細胞已經「返回」地球，研究團隊開始分析「旅行」中和「旅行」後細胞的各項參數，包括基因表達差異、細胞結構、細胞收縮等等。Sharma表示，初步觀察結果顯示，在太空環境中，心肌細胞會呈現出輕微不規則收縮，一旦返回地球又恢復正常。研究人員認為，微重力環境可以讓細胞以一種快進的節奏進入自然衰老的過程。

微重力對幹細胞的影響？

長期在太空飛行會對宇航員身體造成極大的考驗，易造成骨質疏鬆、肌肉萎縮等嚴重後果。但是，對於特定幹細胞，微重力環境卻會產生不同的影響、

美國洛馬林達大學的移植免疫學家Mary Kearns-Jonker曾以迴轉器設備模擬微重力環境，試驗其對心臟祖細胞的影響。Kearns-Jonker團隊發現，微重力環境更有利於促進新生兒心臟祖細胞增殖，且有著去分化的跡象，使其重回一個相對更原始、未分化的狀態。

他們發現，當組織損傷，微重力能夠激活幹細胞特定的基因通路，以啟動修復過程。但是，Kearns-Jonker 表示：「在地球上沒有完美的微重力。」2017年3月，Kearns-Jonker團隊計劃在國際空間站啟動為期一個月的試驗，試圖在太空驗證他們在地球上得出的結論。

微重力更有利於幹細胞再生

Kearns-Jonker團隊以患有心臟病的成年羊為動物模型，從新生羊的心臟組織中分離出幹細胞，將其移植至患病羊體內。如果這些細胞被證實能夠有效修復心臟，她希望能夠驗證，微重力（哪怕是在迴轉器里旋轉1周）是否能夠增強它們修復治療的能力。

美國梅奧診所的幹細胞研究員Abba Zubair對於幹細胞治療有一個更宏偉的願景：將用於臨床治療的幹細胞放入國際空間站。Zubair團隊正在準備治療出血性中風的臨床試驗，檢測間充質幹細胞（MSCs）修復受損神經元的能力。

但是，這種治療手段需要1-2億個間充質幹細胞，這無疑增大了細胞培育的難度和時間。已有證據表明，微重力環境有利於幹細胞增殖。Zubair計劃驗證太空旅行是否會促進間充質幹細胞複製。如果被證實可行，研究團隊將解決一個更大的問題：無菌、臨床級細胞是否能夠在外太空實驗室培養？經過「太空漫遊」後，它們是否能夠安全應用於臨床？

參考資料：

Why are scientists shooting stem cells into space?