装在瓶子里的人类大脑在近地轨道上存活了一段时间。
2019 年，美国研究人员将实验室培育的人类神经组织块（类器官）送往国际空间站，一个月后，得到的成果令他们惊叹不已。
历经数周的失重状态，这些细胞不仅健康且生长旺盛，而且生长速度比地球上的细胞还要快。
空间站为我们研究微重力对人体细胞的影响提供了平台，这对人类的健康以及疾病建模和药物研发平台具有重要意义。
研究团队着手研究微重力对人脑的影响；特别是对受神经退行性疾病（如多发性硬化症和帕金森病）影响的神经元的影响。
利用健康捐献者以及多发性硬化症和帕金森病患者的诱导多能干细胞，在实验室中培养了类器官。这些干细胞是通过提取成年人的正常细胞，并将其逆转到细胞发育过程中尚未分化成特定阶段。
然后诱导干细胞发育成神经元，特别是受这些神经退行性疾病影响的皮质神经元或多巴胺能神经元。
部分类器官还包含一种名为小胶质细胞的脑免疫细胞。
由这些细胞构成的类器官分成两组。一组留在地面；另一组被送往太空，在空间站的地球轨道上进行为期一个月的发育。
实验设计示意图。（Marotta 等人， 《干细胞转化医学》 ，2024）
当这些类器官被带回地球后，研究人员仔细观察了它们，看看它们与留在地球表面的类器官有何不同。
类器官能够存活本身就是一个巨大的惊喜，但无论这些类器官是由健康捐赠者还是患有神经退行性疾病的患者培育而成，地球上的类器官和太空中的类器官之间均存在明显的差异。
与地球上的类器官相比，太空类器官中与细胞成熟相关的基因表达量更高，但与细胞增殖相关的基因表达量更低，这表明类器官细胞在太空中复制速度较慢，但成熟速度更快。
另一项发现是，太空中类器官表达的应激相关基因较少，炎症反应也低于基于地球类器官的预期。这可能是因为微重力环境比地球重力条件下的培养皿更接近人类颅内的环境。
在不进行培养基更换的静态培养系统中培养的神经类器官在 30 天后仍具有活性。A. 皮层和多巴胺能神经类器官的相差显微镜图像，展示了从飞行前到飞行后在近地轨道（LEO）和地面的生长情况。B. 在 LEO 培养 30 天后的类器官显示出带有生长锥的神经突生长。C. 冷冻切片皮层类器官的免疫细胞化学染色显示了皮层类器官典型的神经花环结构（红色：PAX6；绿色：CDH2 [NCAD]）。D. 遥测数据显示了国际空间站（ISS）上 CubeLab 内部的温度，图像显示了在任务第 5.119 天和第 30.09 天在静态培养系统中培养的类器官（箭头所示）。
微重力的特性可能也作用于人的大脑，因为在微重力环境下没有对流，换句话说，物体不会移动。
研究人员认为，在太空中，这些类器官更像大脑，因为它们不会受到大量培养基或氧气的侵蚀。它们非常独立；它们会形成类似小脑的结构，一个大脑的缩影。
这一发现表明，微重力环境或许能模拟出比地球上研究脑类器官的培养容器更接近其自然状态的条件。微重力环境有望成为研究脑细胞在更接近人脑在生命过程中所经历的条件。
这为未来的太空实验奠定了基础，我们可以研究受神经退行性疾病影响的其他大脑区域。
Davide Marotta, et al. Effects of microgravity on human iPSC-derived neural organoids on the International Space Station, Stem Cells Translational Medicine, Volume 13, Issue 12, December 2024, Pages 1186–1197, https://doi.org/10.1093/stcltm/szae070
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