太空中的心跳！Biomaterials：人类心肌细胞在太空中能存活更长时间，为地球上更好的治疗策略提供线索

在一项新的研究中，埃默里大学儿科教授Chunhui Xu及其团队发现心肌细胞可以在太空的微重力环境中生长和存活。这一发现为地球上开发更坚韧的心肌细胞提供了希望，这些细胞可以在细胞疗法中有效地修复受损心脏。

相关研究结果发表在2025年6月的Biomaterials期刊上，论文标题为“Spaceflight alters protein levels and gene expression associated with stress response and metabolic characteristics in human cardiac spheroids”。

Xu解释说：“细胞疗法的核心思想是再生新的肌肉组织。但生存是个大问题。特别是对于心肌来说，一旦受损，它就无法再生。在将新细胞注入受伤区域后，许多细胞会丢失。”

为了探索这个问题，Xu团队首先试图通过将心肌细胞放置在一个随机定位机器中来模拟微重力环境。这种机器不断移动这些心脏细胞，因此它们永远不会习惯向上或向下的单一方向。实验结果显示，这些心肌细胞的存活率显著提高，这促使团队进一步探究太空的特殊环境是否能引发心肌细胞的分子变化，从而使其在注射到地球上的患者体内后更有可能存活。

Xu补充道：“在太空中，这些心肌细胞实际上可以感知到新的环境并做出改变。”

从实验室到空间站的旅程

这项研究使用了特殊的心肌细胞，这些细胞会定期收缩，共同作用，使得它们像正常心脏一样跳动。这些细胞是由可以转化为多种不同细胞类型的通用人类干细胞产生的。在临床前实验中，类似的细胞群体已被证明可以预防心力衰竭。许多人得出结论，如果能找到一种方法使这些细胞在基于细胞的心脏治疗中存活更长时间，那么人类心脏修复可能会有取之不尽的新细胞供应。

挑战在于找到提高移植细胞存活率的方法。在他们的实验中，Xu团队将心肌细胞束组装成微观三维球状体（spheroids），以模拟人类心脏的结构和功能。该团队在前往国际空间站（ISS）的旅途中冷冻了这些细胞，然后在发射前让它们解冻。同时，一组对照心肌细胞束被保存在地球上进行比较。

国际空间站上的宇航员使用显微镜追踪绕轨道运行的心肌细胞的进展，并发回这些细胞生长的视频。当这些细胞在太空中度过了八天后，活细胞培养物被送回地球。回到地球后，研究人员对太空飞行的心肌细胞和地球上的心肌细胞进行了表征，以研究经历过微重力的心肌细胞所特有的分子变化。

结果非常复杂，但指出了参与细胞存活的蛋白质产量增加的模式。了解微重力环境如何改变心肌细胞的分子活动，使其更具生存能力，可能是利用这些细胞有效修复受损心脏的重要一步。这需要系统地理解压力条件下心肌细胞存活和生长的所有过程。这可能有助于在地球上创造存活率更高的心肌细胞。

Xu总结说：“如果不将细胞送入太空，我们基本上必须找到新的方法来了解推动细胞提高存活率的分子变化，这样我们就可以在地球上制备细胞时操纵这些细胞的变化。我们希望制定一种新的策略，为细胞疗法制造更好的细胞。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Parvin Forghani et al. Spaceflight alters protein levels and gene expression associated with stress response and metabolic characteristics in human cardiac spheroids. Biomaterials, 2025, doi:10.1016/j.biomaterials.2024.123080.