引言  

脊髓損傷（spinal cord injury, SCI）是一種嚴重的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病,，常導致患者運動、感覺功能喪失及自主神經(jīng)功能障礙,，目前尚無良好的醫(yī)治手段,。傳統(tǒng)治療方法（如手術減壓,、藥物干預和物理康復）效果有限，而干細胞技術因其再生潛力成為研究熱點,。近年來,，科學家發(fā)現(xiàn)微重力環(huán)境對神經(jīng)干細胞（neural stem cells, NSCs）的培養(yǎng)具有優(yōu)勢，可顯著提升其在脊髓損傷修復中的效果,。本文結合最新研究進展,，探討微重力環(huán)境對NSCs功能的影響及其在脊髓損傷修復中的應用機制,。

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

微重力（microgravity）是指物體在自由下落或軌道運動中受到的微弱重力環(huán)境,。在地面研究中,，科學家通過旋轉細胞培養(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胞培養(yǎng)系統(tǒng)）模擬微重力效應,，該系統(tǒng)通過旋轉和無氣泡氣體交換,，使細胞處于懸浮狀態(tài)，減少重力對細胞生長的影響,。  

1. 促進三維結構形成

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

2. 增強干細胞存活與分化

  中科院遺傳發(fā)育所團隊利用旋轉細胞培養(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)境減少細胞機械應力、優(yōu)化代謝通路有關,。  

3. 抑制炎癥與瘢痕形成

  脊髓損傷后,，炎癥反應和膠質瘢痕是阻礙神經(jīng)再生的重要因素。微重力培養(yǎng)的NSCs可通過分泌抗炎因子（如IL-10）和神經(jīng)營養(yǎng)因子（如BDNF）,，抑制小膠質細胞過度激活,，減少瘢痕相關蛋白（如CSPG）的表達，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胞培養(yǎng)系統(tǒng)：

1.可以進行細胞培養(yǎng)的同時,，連續(xù)實時定量記錄模擬環(huán)境的重力變化，便于觀測模擬微重力或超重力效應下細胞,、組織等變化規(guī)律和實現(xiàn)對實驗環(huán)境的調節(jié),，且可直接放進培養(yǎng)箱，方便細胞的培養(yǎng),。
2. 旋轉提供微重力環(huán)境模擬（10^-3G）,，同時提供超重力環(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,，X 軸,、Y 軸,、Z 軸三維空間重力監(jiān)測并顯示實時重力數(shù)值,讓研究人員實時采集了解模擬環(huán)境重力的精確變化,。

二,、微重力培養(yǎng)NSCs修復脊髓損傷的實驗證據(jù)  

多項動物實驗證實，微重力環(huán)境優(yōu)化的NSCs在脊髓損傷修復中表現(xiàn)優(yōu)異：  

1. 功能恢復評估

  通過Basso-Beattie-Bresnahan（BBB）評分,、斜板試驗和電生理檢測,，移植微重力培養(yǎng)NSCs的大鼠后肢運動功能恢復顯著優(yōu)于傳統(tǒng)培養(yǎng)組。BBB評分提升30%-50%,，且電生理信號顯示神經(jīng)傳導功能部分重建,。  

2.組織學改善

  熒光標記顯示，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)元和少突膠質細胞,。同時，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. 臨床前研究進展

  2024年，戴建武團隊進一步將微重力培養(yǎng)系統(tǒng)與膠原支架結合,，構建了仿生脊髓修復材料,。該材料不僅支持NSCs的定向生長，還通過緩釋生長因子促進軸突再生,，為臨床轉化提供了新策略,。

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

三、作用機制解析  

微重力環(huán)境下NSCs修復脊髓損傷的機制涉及多層面調控：  

1. 細胞外基質（ECM）重塑

  微重力環(huán)境通過調控整合素信號通路,，改變ECM成分（如膠原蛋白和層粘連蛋白）的分泌,，增強細胞-基質相互作用，促進NSCs的黏附和遷移,。  

2. 表觀遺傳修飾

  研究表明,，微重力可誘導NSCs中組蛋白乙酰化水平升高,，激活神經(jīng)分化相關基因（如NeuroD1和MAP2）,，同時抑制炎癥基因（如NF-κB）的表達。  

3. 外泌體介導的旁分泌效應  

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

北京基爾比生物科技有限公司主營產(chǎn)品：

3D-clinostat 三維旋轉儀,，

微/超重力三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)，

3D回轉重力環(huán)境模擬系統(tǒng),，隨機定位儀,，

類器官芯片搖擺灌注儀，

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