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在太空中改變的心臟細胞回到地球后復原

小知識科普研究人員國際空間站基因表達太空飛行


在太空中改變的心臟細胞回到地球后復原



11月7日發表在《干細胞報告》上的一項研究表明 ， 從干細胞中提取的心肌細胞 ， 在太空飛行期間和之后 ， 對環境表現出非凡的適應性 。 研究人員在國際空間站上培養了5.5周的人類心臟細胞 ， 并檢測了細胞水平的心臟功能和基因表達 。 結果顯示 ， 暴露在微重力環境改變了成千上萬個基因的表達 ， 但大部分正常的基因表達模式在返回地球10天內重新出現 。
“這是第一次使用人類誘導多功能干細胞研究太空飛行對人類心臟功能的影響 。 ”美國斯坦福大學醫學院的Joseph C. Wu說 ， “該研究可能有助于闡明人體細胞在太空中的行為方式 ， 特別是在開始執行更多、更長期的太空任務 ， 比如去月球和火星的時候 。 ”
過去的研究表明 ， 太空飛行會引起心功能的生理變化 ， 包括心率降低、動脈壓降低和心輸出量增加 。 但迄今為止 ， 大多數心血管微重力生理學研究都是在非人體模型或組織、器官和系統水平上進行的 。 關于微重力在細胞水平上對人類心臟功能的影響 ， 人們所知甚少 。
為了解決這個問題 ， Wu團隊和宇航員Kathleen Rubins合作研究了人類誘導多功能干細胞衍生心肌細胞（hiPSC-CMs） 。 他們通過重新編碼血細胞 ， 從3個個體中產生hiPSC系 ， 然后將其分化成hiPSC-CMs 。 SpaceX飛船將其發射到國際空間站 ， 同時 ， 地面對照hiPSC-CMs在地球上進行培養比較 。
即將返回地球時 ， 在太空飛行的hiPSC-CMs顯示出正常的結構和形態 。 然而 ， 它們通過改變搏動模式和鈣循環模式適應太空環境 。
此外 ， 研究人員還對在國際空間站4.5周和返回地球10天后收獲的hiPSC-CMs進行了RNA測序 。 結果表明 ， 2635個基因在飛行、飛行后和地面樣本中有差異表達 。 最值得注意的是 ， 與線粒體功能相關的基因通路在太空飛行的hiPSC-CMs中表達得更多 。
研究人員表示 ， hiPSC-CMs在太空飛行中采用了一種獨特的基因表達模式 ， 這種模式在返回正常重力環境后會恢復到類似于地面對照組的模式 。
【在太空中改變的心臟細胞回到地球后復原】未來 ， 研究人員計劃使用更多與生理相關的hiPSC衍生的3D心臟組織 ， 包括血管細胞 ， 研究太空飛行和微重力的影響 。

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