一枚火箭載著美國(guó)斯坦福大學(xué)副教授Ngan Huang的研究成果——在微型芯片固定支架上生長(zhǎng)的人體肌肉細(xì)胞飛往國(guó)際空間站。這些芯片將幫助科學(xué)家更好地了解經(jīng)常在宇航員和老年人身上出現(xiàn)的肌肉損傷，并測(cè)試對(duì)抗這種情況的藥物。
現(xiàn)在，結(jié)果出來(lái)了。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些肌肉出現(xiàn)了與肌肉再生和基因活動(dòng)受損有關(guān)的代謝變化，后者導(dǎo)致了與年齡相關(guān)的肌肉損失，即肌肉減少癥。不過(guò)，藥物治療能在一定程度上阻止微重力的副作用。相關(guān)研究近日發(fā)表于《干細(xì)胞報(bào)告》。
“太空是一個(gè)非常獨(dú)特的環(huán)境，它會(huì)加重與衰老有關(guān)的問(wèn)題，也會(huì)阻礙許多與健康有關(guān)的過(guò)程。”Huang說(shuō)，“宇航員返回地面后會(huì)出現(xiàn)肌肉萎縮或肌肉功能下降的情況，因?yàn)榧∪庠跊]有重力的情況下無(wú)法被積極使用。隨著太空旅行變得越來(lái)越普遍，了解微重力下我們的肌肉會(huì)發(fā)生什么變化很重要?！?/p>
為了解微重力對(duì)肌肉的影響，研究人員將“肌肉芯片”發(fā)射到太空中，肌細(xì)胞在宇航員的照顧下生長(zhǎng)了7天。他們比較了在微重力下生長(zhǎng)的肌細(xì)胞與在地球上生長(zhǎng)的肌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)前者肌肉纖維的形成受損，而且基因活性和蛋白質(zhì)譜也存在差異。研究人員表示，與肌肉獲取能量的線粒體功能相關(guān)的基因被削弱，與脂肪形成相關(guān)的基因被增強(qiáng)。這些發(fā)現(xiàn)表明，微重力會(huì)導(dǎo)致肌肉再生功能障礙。
此外，這些太空肌肉也出現(xiàn)了類似肌肉減少癥的情況，肌肉減少癥常見于60歲及以上的人群?！凹∪鉁p少癥在地球上通常需要幾十年的發(fā)展，我們認(rèn)為微重力有能力在幾天內(nèi)加速這種疾病的發(fā)展?！盚uang說(shuō)。
在借助“肌肉芯片”進(jìn)行藥物篩選的概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，宇航員加入了治療肌肉減少癥或增強(qiáng)肌肉再生的藥物。這些治療方法部分減輕了微重力對(duì)肌肉的一些負(fù)面影響。從基因活動(dòng)模式來(lái)看，微重力下經(jīng)藥物處理的肌肉比未處理過(guò)的肌肉更類似于地球上的樣本。
由于太空研究樣本較少，且為一次性試驗(yàn)，科學(xué)家正在部署模擬微重力的設(shè)備，以突破這些限制。這些“肌肉芯片”還計(jì)劃于2025年踏上另一次太空之旅，繼續(xù)用于研究治療微重力引起的肌肉再生損傷的藥物。
“微重力下工程組織芯片平臺(tái)是一種潛在的變革性工具，可以讓我們研究各種疾病，并在沒有動(dòng)物或人類受試者的情況下進(jìn)行藥物篩選?！盚uang說(shuō)。
來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)-中國(guó)科學(xué)報(bào)
作者：馮維維
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