国际空间站细胞研究
细胞是所有生命体的基本构成单元,从单细胞细菌到包含庞大细胞数量的动植物均由此构成。细胞在形态和功能上适应了多样化的生存环境,例如人类与动物的神经细胞具备细长的突触以快速传递信号,而植物的细胞则通过刚性结构提供支撑。
细胞生物学专注于研究细胞的结构、功能及行为机制。对于人类而言,该领域的科学家正探索从骨质流失到癌症等疾病的发病机理,并研发相应治疗方案。
国际空间站的细胞实验旨在揭示太空飞行对生物系统的影响,研究成果既服务于未来的深空探索,也为地球医学带来新突破。
日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宇航员 Satoshi Furukawa 正在使用 JAXA 共聚焦显微镜(COSMIC)进行细胞重力感知实验。
近期实验表明,单个动物细胞能感知重力变化,但其具体机制仍属未知。JAXA 的细胞重力感知项目通过分子层面研究细胞感知重力的机制,其成果可能为开发治疗太空及地球肌肉萎缩与骨质疏松症的新药提供方向。
心血管细胞
美国佛罗里达大学团队对 STaARS 生物科学-3 实验中培养的血管内皮细胞进行观察时发现:在微重力环境下,部分宇航员出现血容量减少、心输出量降低等心血管系统变化。早期研究显示,细胞经过仅三天的太空飞行后,超过11,000个基因表达发生改变,这可能显著影响其功能。该发现为后续探索细胞对微重力的响应机制奠定了基础,相关研究有望同时保护未来宇航员健康及地球心血管疾病患者。
神经细胞
STaARS 生物科学-4 实验聚焦微重力对中枢神经系统前体细胞的影响。研究发现,这些细胞的能量代谢与细胞成分分解过程发生显著变化,这种应激反应可能增强了对微重力环境的适应能力。该成果凸显了为未来任务中宇航员提供充足能量保障其认知和生理功能的重要性。
鱼类细胞
德国Mitchell/Prange团队拍摄的飞行前鱼鳞样本图像显示:金鱼鳞片与哺乳动物骨骼具有相似的蛋白质、矿物质及细胞类型。JAXA 的鱼鳞实验通过分析金鱼在三倍重力、模拟微重力及真实微重力环境中的鳞片变化,证实其可作为研究人类骨骼太空响应的新型模型。
小鼠细胞
利用啮齿类动物模型开展的空间研究不仅助力理解太空对人类的影响,更在人类衰老、疾病机理及微重力效应研究方面做出重要贡献。JAXA 的干细胞实验追踪了太空环境对胚胎小鼠干细胞DNA、染色体及返地后发育能力的影响。研究发现,未突变细胞与地面对照组无染色体差异,但经辐射敏感突变处理的细胞则出现更多DNA异常。该研究加深了对辐射诱发癌症的理解,为月球及火星长期任务的健康风险评估提供依据。
NASA 宇航员 Drew Morgan 与 Christina Koch 正在操作啮齿类动物研究设备。另一项基于 RR-1 组织样本的基因组开放数据库分析显示,心脏可在30天内适应太空压力,其遗传变化特征或可应用于地球与太空中心脏疾病的治疗。
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