Sophia Shaka et al.研究微重力環(huán)境對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞（NSCs）分裂的影響，以及這些發(fā)現(xiàn)對(duì)地球和太空中的腦癌研究的潛在意義。文章通過實(shí)驗(yàn)觀察了在太空微重力（SPC-µG）環(huán)境下神經(jīng)干細(xì)胞的異常細(xì)胞分裂現(xiàn)象，并探討了這些現(xiàn)象對(duì)長(zhǎng)期太空旅行中宇航員健康的潛在影響。

長(zhǎng)期太空旅行對(duì)宇航員健康的影響，尤其是對(duì)神經(jīng)和認(rèn)知功能的影響，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。神經(jīng)干細(xì)胞（NSCs）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞再生的基礎(chǔ)，研究微重力對(duì)NSCs的影響對(duì)于理解太空旅行對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛在影響至關(guān)重要。

太空飛行相關(guān)的神經(jīng)-眼綜合征（SANS）是宇航員在太空飛行后常出現(xiàn)的一種不良反應(yīng)，可能與微重力環(huán)境有關(guān)。以往的研究主要集中在模擬微重力（sim-µG）對(duì)干細(xì)胞的影響，而本文則直接研究了太空微重力對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的影響。

太空微重力環(huán)境顯著影響神經(jīng)干細(xì)胞的分裂過程，導(dǎo)致異常的細(xì)胞分裂現(xiàn)象增加，這可能與細(xì)胞骨架的變化有關(guān)。太空飛行后的神經(jīng)干細(xì)胞分泌的因子可能是導(dǎo)致異常細(xì)胞分裂的關(guān)鍵因素。這些發(fā)現(xiàn)提示，長(zhǎng)期太空旅行可能會(huì)增加宇航員患神經(jīng)系統(tǒng)疾病的風(fēng)險(xiǎn)，包括癌癥。

（二）觀后感——模擬微重力研究不僅是航天任務(wù)的“預(yù)實(shí)驗(yàn)”，更是打開生物學(xué)奧秘的鑰匙

上述本文該研究shou ci直接利用太空微重力環(huán)境（SPC-µG）而非模擬系統(tǒng)（sim-µG），揭示了神經(jīng)干細(xì)胞（NSCs）在真實(shí)微重力下的異常分裂現(xiàn)象，為微重力模擬研究提供了重要的實(shí)證參照與改進(jìn)方向。  

一、模擬微重力研究的價(jià)值與可能的局限：

從“現(xiàn)象復(fù)現(xiàn)”到“機(jī)制鴻溝” 論文中，作者團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)SPC-µG環(huán)境下NSCs出現(xiàn)高頻次的不wan quan細(xì)胞分裂（ICD）和多子細(xì)胞分裂（MDCD），而既往基于模擬微重力的研究可觀察到細(xì)胞周期縮短或凋亡變化，但未涉及此類特異性分裂異常。這一差異深刻提示：模擬微重力系統(tǒng)能復(fù)現(xiàn)低重力的力學(xué)效應(yīng)（如減少細(xì)胞貼壁應(yīng)力），但難以che di  wan quan還原太空環(huán)境中復(fù)雜的物理-生物耦合信號(hào)，例如微流星體輻射、晝夜節(jié)律紊亂，以及細(xì)胞在長(zhǎng)期無穩(wěn)定重力矢量下的三維空間重構(gòu)。  

從模擬技術(shù)角度分析，當(dāng)前主流的隨機(jī)定位機(jī)（RPM）或旋轉(zhuǎn)式生物反應(yīng)器（如北京基爾比生物公司研制生產(chǎn)的3D Clinostat微重力三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)），主要通過消除重力定向刺激來模擬微重力。例如，本文中提到的分泌組實(shí)驗(yàn)表明，太空NSCs分泌的SPARC蛋白可通過旁分泌途徑誘導(dǎo)正常細(xì)胞出現(xiàn)分裂異常，而模擬系統(tǒng)中細(xì)胞的分泌組譜可能因機(jī)械應(yīng)力模式不同而存在差異。這警示我們：微重力模擬研究需從單一力學(xué)刺激轉(zhuǎn)向“力學(xué)-分子信號(hào)網(wǎng)絡(luò)”的多維度建模，尤其應(yīng)關(guān)注分泌組、細(xì)胞骨架蛋白（如微管蛋白βII）表達(dá)變化等分子層面的“重力響應(yīng)特征”。

二、異常分裂機(jī)制的模擬切入點(diǎn)：

細(xì)胞周期調(diào)控與力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 論文中，異常分裂的核心特征——細(xì)胞分裂末期胞質(zhì)分裂失?。↖CD）和不對(duì)稱分裂增強(qiáng)（MDCD），均與細(xì)胞周期檢查點(diǎn)調(diào)控及細(xì)胞骨架動(dòng)力學(xué)密切相關(guān)。對(duì)于模擬研究而言，可聚焦以下關(guān)鍵機(jī)制：

（一）胞質(zhì)分裂的力學(xué)敏感節(jié)點(diǎn)

胞質(zhì)分裂的四個(gè)階段（分裂平面定位、分裂溝內(nèi)陷、中間體形成、脫落）依賴肌動(dòng)蛋白環(huán)收縮和微管動(dòng)態(tài)平衡。SPC-µG下，細(xì)胞直徑增大（81%細(xì)胞≥10μm）可能導(dǎo)致細(xì)胞膜張力分布異常，進(jìn)而影響分裂溝的正常內(nèi)陷。模擬系統(tǒng)中，可通過調(diào)控細(xì)胞培養(yǎng)的基質(zhì)剛度（如使用軟膠支架）或施加周期性機(jī)械振動(dòng)，模擬微重力下細(xì)胞體積變化對(duì)胞質(zhì)分裂的力學(xué)干擾。

（二）細(xì)胞周期蛋白的時(shí)空表達(dá)異常

論文提到SPC-µG細(xì)胞的G1期縮短，這可能導(dǎo)致CDK-cyclin復(fù)合物磷酸化失衡，引發(fā)分裂期調(diào)控蛋白（如Plk1、Aurora激酶）定位錯(cuò)誤。模擬研究中，可結(jié)合基因表達(dá)譜分析，篩選在模擬微重力下差異表達(dá)的細(xì)胞周期調(diào)控基因（如SPARC上游調(diào)控因子），通過CRISPR技術(shù)構(gòu)建周期蛋白異常表達(dá)模型，觀察是否重現(xiàn)ICD/MDCD表型。  

（三）分泌組介導(dǎo)的旁分泌效應(yīng)

太空NSCs分泌的SPARC蛋白作為基質(zhì)細(xì)胞蛋白，通過調(diào)節(jié)細(xì)胞-基質(zhì)黏附影響分裂平面定位。模擬系統(tǒng)中，可人為添加太空分泌組或SPARC重組蛋白，觀察其對(duì)正常NSCs分裂的影響，同時(shí)對(duì)比模擬微重力下細(xì)胞自身分泌組的差異，解析“機(jī)械刺激-分泌組-分裂異?！钡男盘?hào)通路。  

三、未來模擬研究的優(yōu)化方向：從“現(xiàn)象模擬”到“機(jī)制預(yù)測(cè)”

（一）多模態(tài)模擬系統(tǒng)的開發(fā)

結(jié)合磁懸浮培養(yǎng)（消除重力定向效應(yīng)）與Kirkstall Quasi Vivo串聯(lián)器官芯片微流控技術(shù)（精確控制分泌組濃度梯度），構(gòu)建“力學(xué)-化學(xué)”雙維度模擬平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞分裂過程中肌動(dòng)蛋白熒光標(biāo)記的動(dòng)態(tài)變化，量化分裂溝內(nèi)陷速率、中間體滯留時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)。  

（二）重力敏感分子的功能驗(yàn)證

針對(duì)論文中提出的SPARC蛋白，設(shè)計(jì)模擬微重力下SPARC過表達(dá)或敲除實(shí)驗(yàn)，觀察其對(duì)細(xì)胞分裂異常的rescue效應(yīng)。同時(shí)，結(jié)合蛋白質(zhì)組學(xué)分析，篩選與SPARC相互作用的細(xì)胞骨架蛋白（如巢蛋白、微管蛋白），解析重力信號(hào)通過胞內(nèi)信號(hào)軸（如FAK/PI3K通路）調(diào)控分裂機(jī)制的分子網(wǎng)絡(luò)。  

（三）臨床與航天醫(yī)學(xué)的雙向轉(zhuǎn)化

模擬微重力下NSCs分裂異常與腦癌發(fā)生的潛在關(guān)聯(lián)，可通過構(gòu)建三維神經(jīng)球模型或類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，研究異常分裂細(xì)胞的致瘤性。例如，將經(jīng)歷模擬微重力的NSCs移植到免疫缺陷小鼠體內(nèi)，觀察是否形成多倍體腫瘤或異常分化灶，為太空長(zhǎng)期駐留的癌癥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

四、在“差異”中尋找模擬研究的突破點(diǎn) ：

本文不僅在于發(fā)現(xiàn)了太空微重力對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的特異性影響，更在于揭示了模擬微重力研究與真實(shí)太空環(huán)境之間的“機(jī)制差異”。作為科研人員，我們需以這種差異為切入點(diǎn)，在現(xiàn)有模擬技術(shù)中引入更多“太空特異性參數(shù)”（如分泌組動(dòng)態(tài)、三維無固定黏附模式），并結(jié)合單細(xì)胞測(cè)序、活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像等新技術(shù)，從分子、細(xì)胞、組織多尺度解析重力響應(yīng)的核心通路。唯有如此，微重力模擬研究才能從“現(xiàn)象復(fù)現(xiàn)”邁向“機(jī)制預(yù)測(cè)”，為航天醫(yī)學(xué)中的神經(jīng)保護(hù)、癌癥預(yù)防，以及地球上神經(jīng)退行性疾病的治療提供更精準(zhǔn)的理論支撐。

正如本文所述，神經(jīng)干細(xì)胞作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)再生的基礎(chǔ)，其分裂異?？赡苁情L(zhǎng)期太空飛行致神經(jīng)損傷的重要誘因。這提醒我們，模擬微重力研究不僅是航天任務(wù)的“預(yù)實(shí)驗(yàn)”，更是打開生物學(xué)奧秘的鑰匙——在地球?qū)嶒?yàn)室中，我們正通過不斷優(yōu)化的模擬技術(shù)，解碼太空環(huán)境對(duì)生命本質(zhì)的深層影響，為人類探索宇宙和守護(hù)健康鋪就雙重基石。

公司主營(yíng)產(chǎn)品：

Kilby 3D-clinostat 三維旋轉(zhuǎn)儀，

Kilby 微/超重力細(xì)胞旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)系統(tǒng)，

3D回轉(zhuǎn)重力環(huán)境模擬系統(tǒng)，隨機(jī)定位儀，

類器官芯片搖擺灌注儀，

Kirkstall 類器官串聯(lián)芯片灌流仿生構(gòu)建系統(tǒng)