引言  

脊髓損傷（spinal cord injury, SCI）是一種嚴(yán)重的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病,，常導(dǎo)致患者運(yùn)動(dòng),、感覺(jué)功能喪失及自主神經(jīng)功能障礙,，目前尚無(wú)良好的醫(yī)治手段。傳統(tǒng)治療方法（如手術(shù)減壓,、藥物干預(yù)和物理康復(fù)）效果有限,，而干細(xì)胞技術(shù)因其再生潛力成為研究熱點(diǎn)。近年來(lái),，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)微重力環(huán)境對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞（neural stem cells, NSCs）的培養(yǎng)具有優(yōu)勢(shì),，可顯著提升其在脊髓損傷修復(fù)中的效果。本文結(jié)合最新研究進(jìn)展,，探討微重力環(huán)境對(duì)NSCs功能的影響及其在脊髓損傷修復(fù)中的應(yīng)用機(jī)制,。

一、微重力環(huán)境對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)的影響  

微重力（microgravity）是指物體在自由下落或軌道運(yùn)動(dòng)中受到的微弱重力環(huán)境,。在地面研究中,，科學(xué)家通過(guò)旋轉(zhuǎn)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)（例如， 北京基爾比生物科技有限公司 研制的微重力三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)）模擬微重力效應(yīng),，該系統(tǒng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)和無(wú)氣泡氣體交換,，使細(xì)胞處于懸浮狀態(tài)，減少重力對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的影響,。  

1. 促進(jìn)三維結(jié)構(gòu)形成

  傳統(tǒng)二維（2D）培養(yǎng)的細(xì)胞因重力作用呈單層貼壁生長(zhǎng),，而微重力環(huán)境下，細(xì)胞更易形成三維（3D）聚集體,，模擬體內(nèi)組織的空間結(jié)構(gòu),。研究發(fā)現(xiàn),，3D培養(yǎng)的NSCs具有更高的細(xì)胞活性和更接近生理狀態(tài)的分化能力,。  

2. 增強(qiáng)干細(xì)胞存活與分化

  中科院遺傳發(fā)育所團(tuán)隊(duì)利用旋轉(zhuǎn)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)培養(yǎng)NSCs后移植至大鼠全橫斷脊髓損傷模型，結(jié)果顯示,，微重力環(huán)境下培養(yǎng)的NSCs存活率較傳統(tǒng)培養(yǎng)提高約30%,，且分化為功能性神經(jīng)元的比例顯著增加。這種差異可能與微重力環(huán)境減少細(xì)胞機(jī)械應(yīng)力,、優(yōu)化代謝通路有關(guān),。  

3. 抑制炎癥與瘢痕形成

  脊髓損傷后，炎癥反應(yīng)和膠質(zhì)瘢痕是阻礙神經(jīng)再生的重要因素,。微重力培養(yǎng)的NSCs可通過(guò)分泌抗炎因子（如IL-10）和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（如BDNF）,，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞過(guò)度激活，減少瘢痕相關(guān)蛋白（如CSPG）的表達(dá)，從而改善損傷微環(huán)境,。

北京基爾比生物科技有限公司 研制的微重力三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)：

1.可以進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的同時(shí),，連續(xù)實(shí)時(shí)定量記錄模擬環(huán)境的重力變化，便于觀測(cè)模擬微重力或超重力效應(yīng)下細(xì)胞,、組織等變化規(guī)律和實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的調(diào)節(jié),，且可直接放進(jìn)培養(yǎng)箱，方便細(xì)胞的培養(yǎng),。
2. 旋轉(zhuǎn)提供微重力環(huán)境模擬（10^-3G）,，同時(shí)提供超重力環(huán)境的模擬（2G，2.5G或3G）

3. 可提供模擬環(huán)境下的重力監(jiān)測(cè),，X 軸,、Y 軸、Z 軸三維空間重力監(jiān)測(cè)并顯示實(shí)時(shí)重力數(shù)值,讓研究人員實(shí)時(shí)采集了解模擬環(huán)境重力的精確變化,。

二,、微重力培養(yǎng)NSCs修復(fù)脊髓損傷的實(shí)驗(yàn)證據(jù)  

多項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，微重力環(huán)境優(yōu)化的NSCs在脊髓損傷修復(fù)中表現(xiàn)優(yōu)異：  

1. 功能恢復(fù)評(píng)估

  通過(guò)Basso-Beattie-Bresnahan（BBB）評(píng)分,、斜板試驗(yàn)和電生理檢測(cè),，移植微重力培養(yǎng)NSCs的大鼠后肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)顯著優(yōu)于傳統(tǒng)培養(yǎng)組。BBB評(píng)分提升30%-50%,，且電生理信號(hào)顯示神經(jīng)傳導(dǎo)功能部分重建,。  

2.組織學(xué)改善

  熒光標(biāo)記顯示，移植的NSCs在損傷部位存活并遷移至周圍組織,，分化為神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞,。同時(shí)，損傷區(qū)空洞面積縮小,，新生血管和神經(jīng)纖維數(shù)量增加,。  

3. 臨床前研究進(jìn)展

  2024年，戴建武團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將微重力培養(yǎng)系統(tǒng)與膠原支架結(jié)合,，構(gòu)建了仿生脊髓修復(fù)材料,。該材料不僅支持NSCs的定向生長(zhǎng)，還通過(guò)緩釋生長(zhǎng)因子促進(jìn)軸突再生,，為臨床轉(zhuǎn)化提供了新策略,。

北京基爾比生物科技有限公司 研制的微重力三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)：

三、作用機(jī)制解析  

微重力環(huán)境下NSCs修復(fù)脊髓損傷的機(jī)制涉及多層面調(diào)控：  

1. 細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）重塑

  微重力環(huán)境通過(guò)調(diào)控整合素信號(hào)通路,，改變ECM成分（如膠原蛋白和層粘連蛋白）的分泌,，增強(qiáng)細(xì)胞-基質(zhì)相互作用，促進(jìn)NSCs的黏附和遷移,。  

2. 表觀遺傳修飾

  研究表明,，微重力可誘導(dǎo)NSCs中組蛋白乙?；缴撸せ钌窠?jīng)分化相關(guān)基因（如NeuroD1和MAP2）,，同時(shí)抑制炎癥基因（如NF-κB）的表達(dá),。  

3. 外泌體介導(dǎo)的旁分泌效應(yīng)  

  NSCs分泌的外泌體攜帶miRNA（如miR-21-5p）和蛋白質(zhì)，可靶向損傷部位的神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞,，抑制凋亡并促進(jìn)軸突延伸,。微重力環(huán)境可增強(qiáng)外泌體的產(chǎn)量和生物活性。

北京基爾比生物科技有限公司主營(yíng)產(chǎn)品：

3D-clinostat 三維旋轉(zhuǎn)儀,，

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