关键外卖:

• 微重力创新：与地球上的方法相比，低地球轨道的独特条件有助于自组装具有增强功能的人体肝脏组织。

• 高级组织保存：该项目包括开发一种生物反应器，用于组织的稳定过冷保存，这是将有活力的组织运送回地球的关键一步。

• 临床意义：这项研究可能导致新的干细胞来源的肝组织，为传统的肝移植提供了一种选择。

通过在国际空间站（ISS）上进行的创新研究，一个“离开这个世界”的项目有可能改变组织工程和肝脏移植的未来。

在加州大学旧金山分校外科教授、医学博士、FACS教授Tammy T. Chang的带领下，Chang肝脏组织工程实验室正在开拓在低地球轨道（LEO）——海拔1200英里以下的空间区域——进行人类肝脏组织的自我组装。这一过程可以显著促进地球上用于医疗用途的复杂组织的发展。将这些组织运回地球的策略和相关实验结果将在加利福尼亚州旧金山举行的2024年美国外科医师学会（ACS）临床大会上公布。

这种方法利用独特的微重力环境来解决当前地球上组织工程技术的局限性。例如，使用人造基质提供细胞生长的框架，可以引入外部物质并改变细胞功能。

张博士说：“我们的研究结果表明，在微重力条件下，肝组织的分化和功能比在地球上培养的肝组织更好。”“这是创造可行的肝组织植入物的关键一步，可以作为传统肝移植的替代或辅助。”

组织工程的创新方法

Chang实验室的研究重点是诱导多能干细胞（iPSC）在微重力下的自组装。这些初始细胞是由正常的人类细胞重新编程产生的，其功能类似于胚胎干细胞。这意味着多能干细胞可以转变成许多不同类型的细胞。这些干细胞被植入微重力下的肝组织中，其功能就像一个更小、更简单的肝脏。与依赖外源基质或培养板的地球组织工程方法不同，微重力允许细胞自由漂浮和自然组织，从而产生更生理上准确的组织。

该项目的一个核心组成部分是开发一种定制的生物反应器，称为“组织球”，旨在促进组织在太空失重环境下的自我组装。该生物反应器具有人造血管和自动介质交换，模拟人体组织的自然血液流动过程。

未来意义和低温保存进展

研究小组还在研究先进的低温保存技术，以便将工程组织从太空安全地运送到地球。该项目的下一阶段包括测试等时过冷，这是一种将组织保持在冰点以下而不损害组织的保存方法。这项技术可以延长工程组织的保质期，并有可能应用于整个器官。

张博士说：“我们的目标是开发强大的保存技术，使我们能够将功能组织带回地球，在那里它们可以用于一系列生物医学应用，包括疾病建模、药物测试，以及最终的治疗植入。”

Chang实验室的航天实验计划于2025年2月发射。作者认为，这项研究不仅展示了微重力在推进组织工程方面的潜力，而且为未来在空间生物医学制造方面的创新奠定了基础。

这项研究由美国国家科学基金会（NSF）与国际空间站国家实验室（ISSNL）和美国国家航空航天局（NASA）的转化研究所合作支持。

合著者是Juan C. Reyna， MD；Anthony N. Consiglio博士；Alan Maida， BS；Maria Sekyi博士；鲍里斯·鲁宾斯基博士。

作者无需披露任何信息。

引用本文：Reyna JC等。国际空间站的肝组织工程，科学论坛，美国外科医师学会（ACS）临床大会2024。