一枚火箭載著美國斯坦福大學(xué)副教授Ngan Huang的研究成果——在微型芯片固定支架上生長(zhǎng)的人體肌肉細(xì)胞——前往了國際空間站。這些芯片將幫助Huang更好地了解經(jīng)常在宇航員和老年人身上出現(xiàn)的肌肉損傷，并測(cè)試藥物來對(duì)抗這種情況。

現(xiàn)在，結(jié)果出來了。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些肌肉出現(xiàn)了與肌肉再生和基因活動(dòng)受損有關(guān)的代謝變化，這些導(dǎo)致了年齡相關(guān)的肌肉損失，即肌肉減少癥。不過，藥物治療能在一定程度上阻止微重力的副作用。相關(guān)研究近日發(fā)表于《干細(xì)胞報(bào)告》。

“太空是一個(gè)非常獨(dú)特的環(huán)境，它會(huì)加速與衰老有關(guān)的問題，也會(huì)損害許多健康的過程?！盚uang說，“宇航員回來后會(huì)出現(xiàn)肌肉萎縮，或肌肉功能下降，因?yàn)榧∪庠跊]有重力的情況下沒有被積極使用。隨著太空旅行變得越來越普遍，了解微重力下我們的肌肉會(huì)發(fā)生什么很重要?！?/p>

為了解微重力對(duì)肌肉的影響，研究人員將“肌肉芯片”發(fā)射到太空中，肌細(xì)胞在宇航員的照顧下生長(zhǎng)7天。當(dāng)比較在微重力下生長(zhǎng)的肌細(xì)胞與在地球上生長(zhǎng)的肌細(xì)胞時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)前者肌肉纖維的形成受損，而且基因活性和蛋白質(zhì)譜也存在差異。研究人員表示，與肌肉獲取能量的線粒體功能相關(guān)的基因被削弱，與脂肪形成相關(guān)的基因被增強(qiáng)。這些發(fā)現(xiàn)表明，微重力會(huì)導(dǎo)致肌肉再生功能障礙。

宇航員在太空進(jìn)行肌肉芯片實(shí)驗(yàn)。圖片來源：美國宇航局

這些太空肌肉也出現(xiàn)類似肌肉減少癥的基因活動(dòng)，肌肉減少癥最常見于60歲及以上的人群?！凹∪鉁p少癥在地球上通常需要幾十年的發(fā)展，我們認(rèn)為微重力有能力在幾天內(nèi)就加速疾病的發(fā)展。”Huang說。

在借助“肌肉芯片”進(jìn)行藥物篩選的概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，宇航員加入了治療肌肉減少癥或增強(qiáng)肌肉再生的藥物。這些治療方法部分減輕了微重力對(duì)肌肉的一些負(fù)面影響，阻止了新陳代謝向脂肪形成的轉(zhuǎn)變。從基因活動(dòng)模式來看，微重力下藥物處理過的肌肉比未處理過的肌肉更類似于地球上的樣本。

由于太空研究樣本較少，且為一次性試驗(yàn)，科學(xué)家們正在部署模擬微重力的設(shè)備，以克服這些限制。這些“肌肉芯片”還計(jì)劃于2025年踏上另一次太空之旅，繼續(xù)研究治療微重力引起的肌肉再生損傷的藥物。

“微重力下工程組織芯片平臺(tái)是一種潛在的變革性工具，它可以讓我們研究各種疾病，并在沒有動(dòng)物或人類受試者的情況下進(jìn)行藥物篩選。”Huang說。

相關(guān)論文信息：

http://doi.org/10.1016/j.stemcr.2024.06.010

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網(wǎng)址: “肌肉芯片”助力太空微重力肌損傷藥物開發(fā) http://www.u1s5d6.cn/newsview1442633.html