人类心脏在太空中会萎缩，但研究人员发现，从人类干细胞培育的迷你心脏在太空中的生长速度明显快于地球实验室。
在微重力环境下，宇航员的心脏会发生奇怪的变化。没有上下方向的概念，人体内的血液流动会发生改变。更多的液体聚集在头部，不仅腿部的液体减少，心脏本身的液体也突然减少。由于不需要对抗重力的阻力推动身体，心脏会萎缩、变弱，甚至改变形状，变得更加圆润。
洛杉矶Cedars-Sinai医院空间医学研究中心主任Arun Sharma告诉Space.com，即使是被送往国际空间站(ISS)培养皿中的心肌细胞也会退化。它们的收缩能力下降，新陈代谢也会改变。然而，当研究人员尝试在ISS上从干细胞培育人类迷你心脏时，他们发现可以更容易且大量地生产这些迷你心脏。
"一方面，你有一些已经制造好的东西暴露在低重力环境下，可能会随着时间推移而退化和变弱；另一方面，你实际上是在太空中从零开始制造这些东西。低重力环境可能有助于生产过程。"Sharma说。
自2016年以来一直在向国际空间站发送心肌细胞实验的Sharma，于4月25日在多伦多举行的国际心肺移植学会第46届年会和科学会议上展示了其团队的最新研究成果。
在过去的五十年中，研究人员已经学会了如何让人类干细胞成长为人类心脏类器官——基本上是由自组织聚类心肌细胞构成的原始心脏，开始表现得像真正的心脏。干细胞是在人类胎儿中发现的通用细胞，随着婴儿身体的发育，可以转变为任何类型的人类细胞。干细胞也可以在实验室中从成人皮肤或血细胞中逆向工程获得。通过在适当时间添加正确的蛋白质，这些干细胞可以在实验室中生长成跳动的三维心脏类器官，只需几周时间。
Sharma说，为了大规模制造这些迷你心脏，研究人员使用能够有效模拟微重力的生物反应器。
"我们使用这些称为悬浮生物反应器的设备，迫使[心肌细胞]四处漂浮。细胞喜欢以这种方式生长。但要将它们强制悬浮，通常必须让它们旋转并引入某种力，细胞可以感知到这种力。它们不喜欢总是被这样搅动。"Sharma说。
然而，在太空中，漂浮是自然发生的，没有任何不适的搅动。细胞似乎非常喜欢这种方式。
"我们在类器官生产方面看到了非常显著的增长。"Sharma说。然而，他拒绝具体说明太空实验比地球上的反应器多生产了多少心脏类器官，因为结果尚未公布。
"我可以说，生产规模非常令人印象深刻。仅仅是通过这种方式我们可以制造的类器官数量。"他说。
显然，将东西发射到太空很昂贵，但Sharma认为，未来在太空中3D打印的类器官或心脏组织可能用于帮助等待心脏移植的心脏损伤患者。
Sharma说，目前还没有将太空培育的原始心脏用于人类患者，也没有计划进行测试。研究人员目前正在测试在地球上生物工程制造的、由诱导人类干细胞制成的心肌贴片，以改善心脏损伤患者的生活。人类心脏无法自行修复受损的肌肉，因此需要外部帮助。基于最新的研究成果，Sharma认为在太空中制造的贴片和类器官可能具有更高质量。
"微重力环境提供了生产更厚、更坚固的贴片的潜力，当带回地球时，这些贴片不太容易在重力下塌陷。"他说。
由于法规限制，太空培育的迷你心脏可能需要数年时间才能进入人体试验。Sharma认为，类器官将首先用于测试新的心脏病药物。
心脏病是全球过早死亡的主要原因。每年有数百万人死于心脏病。能够再生受损心肌的干细胞疗法是目前最有前景的创新治疗方法之一。
Sharma的团队计划在NASA的SpaceX CRS-35补给任务上向空间站发送更多心肌细胞实验，该任务计划不早于8月发射。
新研究表明，植入人类干细胞的迷你心脏在太空中的生长效果比在地球上更好。
（图片来源：Sean Escopete/NASA）
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