微重力三維細胞培養系統通過以下方式優化干細胞的自我更新能力：

- 模擬體內三維微環境：該系統通過水凝膠、支架或自組裝形成立體結構，能更好地模擬體內細胞外基質（ECM）的空間支撐，增強干細胞與ECM的相互作用。同時，三維環境有利于細胞極性的建立，這對干細胞命運決定，如對稱/不對稱分裂至關重要，有助于維持干細胞的干性。

- 減少機械應力：在微重力環境中，細胞懸浮生長，減少了貼壁依賴的接觸抑制，能促進干細胞的持續增殖。并且，微重力可調節細胞骨架，如引起微管重組，這可能激活特定信號通路，如YAP/TAZ通路，影響干細胞的自我更新與分化平衡。

- 維持干細胞干性：三維微重力環境可模擬體內的干細胞巢，通過力學信號如低剪切力和生化信號如細胞間旁分泌的協同作用，維持干細胞的未分化狀態。有研究表明，間充質干細胞在旋轉培養系統中可長期保持多能性標志物的高表達。

- 調控基因表達：研究發現，模擬微重力環境可使干細胞中多能性轉錄因子的蛋白質翻譯顯著上調，端粒延長基因的表達也明顯增加。同時，分化和發育通路的