到太空去！零重力让克隆器官“自由”地生长

7月23日，我国用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务天问一号探测器，将探测器送入预定轨道，开启火星探测之旅，迈出了我国行星探测第一步。近年来，各国之间太空科技发展的竞争愈加激烈，太空中超低温、零重力的特殊环境带来了许多学科的技术创新。

使用人类自身的细胞制造出可供移植的人体器官，是治疗人类各种疾病的“终极手段”之一。而在制造的过程中，地球重力是一个非常麻烦的问题。重力通过影响蛋白质和基因在细胞内部的相互作用方式，形成极化的组织（这是自然器官发育的基本步骤）来影响细胞行为。而当我们尝试在实验室中复制复杂的三维组织时，重力则是一个负面影响因素。

在太空实验室中生长的器官

在地球上，为了在实验室中制造形状完整的器官，科学家使用支架为干细胞提供了一个基于预定刚性形状的附着表面。例如，人造肾需要某种形状的结构或支架以使肾细胞在其上生长。实际上，这种方法有助于器官在早期阶段的生长，但在后期则会产生问题：长成的器官对支架本身产生了免疫反应，从而导致器官的三维结构不准确。 相比之下，在失重条件下，细胞可以自由地自组织成正确的三维结构，而无需支架的辅助。通过消除生长过程中的重力，我们可以创造新方法来克隆器官，例如无支架的软骨和血管，在人工环境中模仿其自然细胞排列。尽管这并不是在人类子宫中发生的事情（毕竟子宫也受到重力作用），但失重条件确实为我们提供了优势。

该生物培养系统将使生物学家通过研究国际空间站微重力环境中生长的细胞，来了解太空如何影响人类健康。该生物培养系统将使生物学家通过研究国际空间站微重力环境中生长的细胞，来了解太空如何影响人类健康。（图片来源：NASA / Ames研究中心/ Dominic Hart） 在国际空间站上，人们有可能做到这一切。这些实验可帮助研究人员优化组织生长，以用于基础科学，个性化医学和器官移植。 还有其他原因促使人们在太空中制造器官。长期的太空任务会在宇航员体内造成一系列生理变化。尽管其中一些改变可以随着时间而逆转，但另一些则不能，这会影响到未来的人类太空飞行。人们对宇航员执行任务前后的身体进行研究可以揭示其器官出了什么问题，但对导致观测到的变化的机理却知之甚少。因此，在太空中生长的人体器官可以补充这种类型的研究，并找到解决这种问题的方法。

最后，我们所知道的所有生命形式都是在微重力的作用下进化的。没有重力，我们的大脑可能会沿着不同的轨迹发展，或者我们的肝脏可能无法像地球上那样过滤液体。完全不同的生活环境可能会给有关人体机理研究带来新的启示。