去太空做细胞培养实验的意义是什么 未来会有哪些可能的应用场景

发布时间: 2022-07-15 11:00:22 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 88

为什么科学家要在太空中培育人体器官?通过在空间环境中重建胚胎器官的形成过程,我们可以预测人类子宫胚胎是如何发育的。在国际空间站,...

去太空做细胞培养实验的意义是什么 未来会有哪些可能的应用场景

为什么科学家要在太空中培育人体器官?

通过在空间环境中重建胚胎器官的形成过程,我们可以预测人类子宫胚胎是如何发育的。在国际空间站,宇航员科学实验室正在对人脑的有机器官进行一些研究,以了解零重力对人脑发育的影响。这些项目将对人类未来的殖民空间具有深远的意义。同时,这些研究将不断提高人工器官的质量,更好地适应药物试验和治疗。


在空间环境中,零重力可能会影响人体器官的正常生长,这就是空间实验相当有价值的原因。宇航员在国际空间站上进行了一系列科学实验,从生物科学的新视角探索人类组织生长的奥秘。重力干扰细胞行为,通过影响细胞内蛋白质和基因的相互作用产生极化组织,这是自然器官发育的基本步骤。

但是,当我们尝试在实验室中复制用于医学移植的复杂三维组织时,重力会干扰发育过程。为了在实验室中培养器官和组织,科学家使用支架提供附着在预定刚性结构上的细胞表面。例如,人的肾脏需要特定的结构或支架来提供肾脏细胞生长。的确,这种策略有助于早期人体组织的形成,但从长远来看,存在一些问题,例如合成支架或错误的结构会产生最终的免疫反应。

相反,在失重条件下,细胞可以自由组织成正确的三维结构,而不需要支架基质。在空间零重力的条件下,研究人员发现了可能的人体组织生长的新方法,例如不使用支架生长的软骨和血管,在人工环境中模拟它们的自然细胞排列,尽管这不是子宫发育的过程,毕竟,子宫也会受到重力的影响,空间的零重力环境在研究人体器官和组织的生长方面具有一定的优势,国际空间站正在进行这项研究。

因为太空中没有重力,细胞不受重力控制可以自由生长,可让科学家们更加容易的掌握细胞的排列组合。
科学家在太空中培育人体器官,是因为太空中各种射线多,容易优化细胞突变。
因为在没有重力的情况下,合成器官会变得更加容易,例如,合成肾脏的时候,需要支架,如果支架不是足够完美,很有可能会让实验失败,但是太空根本就不需要支架。

科学家为什么要选择在太空中培育器官?

我们航空事业现在还不断进步,人们进入太空的难度越来越低,至少说就是在地球之外的较近的太空范围内做一些实验,是难度比较低的,最早的时候人们是做一些植物育种的培育的,把这些种子带到太空,然后带回地面看一看他会发生什么样的变化。

因为太空中的辐射环境和地球是不一样的,地球是有大气层的保护太空辐射只有很少的一部分进入了地球,而且地球本身是有磁场的变化的,但是在外太空几乎不受到地球磁场的影响,或者说受到的很小,宇宙环境变了,那基因就有可能发生改变,比如说太空育种回来的一些植物,有的它的抗旱性特别好,有的抗涝性特别好,有的植株长得特别大,这都是它本身特性的变化。

当然这种变化并不是都向好的一方面转变,有的也可能发生不好的一方面,比如说它生长出来的果实更小了,因为基因的变异本来就是随机的,不是受人类控制的,至少目前我们的科技水平还做不到。随着科学实验的不断进展,人们就有这种大胆的想法,人们在太空培育器官会不会有新的改变,当然这个大的实验不是每个国家都做得起的,起码也得是现在世界范围内经济发展程度比较高的一些大国,因为这需要巨大的经济支持。

世界主要的一些国家,比如说美国,欧盟,日本俄罗斯等国家,他们经济发展程度不错的时候,都会选择把很多的科研精力投向太空探索,因为这是一个大国根本的标志,这个国家的经济发展到一定程度的时候,它才会选择探索太空,所以说很多国家都在进行着这方面的研究,但是研究的内容确实并不公开的,因为这个对于普通的民众来说也没有太大的意义,我们知道他也没有任何的用处。

因为太空的环境和地球不一样,更适合培育器官,说不定还能给科学家带来惊喜。
因为器官培育会受到重力的影响,这就需要安装支架。失重的时候,细胞就可以自由组织,形成正确的结构,就不需要支架了。
因为这样比较安全,万一培养出了异形,岂不是危害人类么?很多电影作品都是在太空里研究陨石然后培养出了外星人。

太空做实验有什么意义呢?

为什么航天员要去太空做实验 ,在太空做实验有什么确切意义呢?
太空的微重力等条件是地面所不具备的
很有意义
航天技术上的一个里程碑 ... 工程在轨道上安装大型设备、进行科学实验、施放卫星、检查和维修航天器的重要手段。 ...

去太空做细胞培养实验的意义是什么?

整体而言,太空培养细胞的主要作用是提供了一个完全不同于地球的生长环境,这在以上各位同学的回答中都得到了很好的体现。本人就不啰嗦了。我主要谈重力在细胞培养中的意义。现在实验室培养的细胞分两种,一是悬浮细胞,二是贴壁细胞(本人专攻对象)。贴壁细胞依靠重力平贴在培养皿上,包括了绝大部分具有生理学意义的细胞类型,比如神经细胞,肌肉细胞,上皮细胞等等,还有病理学细胞模型,如癌细胞,神经退行性细胞等等,现已从单层贴壁细胞发展出三维立体的细胞模型。所以我们在实验室条件下对细胞的理解基本上都是建立在重力的基础上的,但重力却被完全忽略了。忽略了不代表不重要,正如我们常忽略空气的存在。细胞受重力作用,整个生长形态都会变化,尤其体现在微管组织上。现有大部分细胞虽有三维结构,但真实形态像煎蛋一样,中间细胞核处凸起,四周慢慢垂下平铺开。这明显是受重力作用。假如没有重力影响,直接决定细胞形态的微管组织是否还是如此铺展,抑或像海胆壳一样四面八方上下左右无方向自由伸展?那么,细胞个体在形态学上的变化肯定会影响整个组织,器官,乃至生物个体的形态学。另外,从人的发育来看,我们都是在重力环境下完成发育的,虽然重力可能对发育过程的信号通路没有影响,但失去重力的引导,诸如生长因子之类的发育关键蛋白是否能沿某种梯度传递,让细胞逐步发育成现有人类的样子?抑或关键蛋白在细胞间的传输完全没有了方向,导致发育失败抑或是发育成超级人,比如三头六臂(脑洞大了)?在进入太空时代前,这都是人类必须要面对的问题。

对未来的实际意义。从幻想的嫦娥奔月到现实的NASA计划中的在火星建立人类群落(三体粉表示想想就激动),人类对宇宙未知的好奇始终如一,且科研发展使得人类在宇宙中触手能越伸越长,星际旅行早晚都会实现。但漫漫宇宙之旅中宇宙射线等有没有可能造成基因点突变?基因组不稳定导致的癌症?信号转导异常导致的内分泌或神经系统疾病?减数分裂染色体重组DNA双链断裂修复异常导致的生育异常与出生缺陷?这些问题可能在几百年内都还不需要答案,但这等到几百年后人类即将踏上星际之旅时再问就显然来不及了,所以现在愚公移山般piece by piece的太空细胞/分子生物学/遗传学实验可能就是为后代星际旅行筹备打下的奠基石。

科研工作者的好奇心。太空中的细胞生物学实验耶,难道你不好奇实验结果吗?大部分人恐怕说no,姆们更好奇什么时候儿能摇上车牌儿号儿、六环以里房价还能涨多少、超市鸡蛋多钱一斤。科研人员也食人间烟火,这些问题我也好奇,但我们的好奇心更是远在瀚海星辰。上文提到,PCR反应是不需要重力的,那么是不是细胞内DNA复制就是不需要重力?是不是Cell cycle也不需要重力?那么减数分裂这种需要DNA双链断裂并修复而发生染色质重组的特殊分裂是不是也非重力依赖?其它生化酶反应呢?cell signaling呢?神经递质传递呢?离子通道?转座子?…太多太多未知可能唤起科研人员的好奇心,而我始终相信好奇心是推动科研发展的主要动力之一。

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