優勢

• 模擬體內微環境：微重力環境能讓細胞自由懸浮并形成三維結構，如球狀體或多細胞聚集體，這更接近細胞在人體內的真實生長環境，有利于研究細胞間的相互作用和信號傳導。

• 降低接觸抑制：在微重力條件下，細胞懸浮生長，減少了貼壁依賴的接觸抑制，有助于某些細胞，如干細胞的持續增殖，為細胞的大量培養和研究提供了便利。

• 提升分化效率：微重力可能通過調控特定通路，如 TGF -β、BMP 通路等，增強干細胞向目標細胞，如心肌細胞、神經元等的分化效率，對于研究細胞分化機制和組織工程具有重要意義。

• 助力類器官構建：三維微重力環境支持干細胞自組織形成類器官，如腸類器官、腦類器官等，這些類器官具備體內器官的結構與功能，可用于藥物篩選、發育生物學研究以及疾病模型的建立。

影響

• 對不同細胞類型的影響

• 骨細胞：成骨細胞在微重力條件下增殖受到抑制，壽命縮短，其分化也會受到抑制，而破骨細胞活性增強，兩者協同作用導致骨質流失，這對于研究骨質疏松等疾病的發生機制有重要啟示。

• 軟骨細胞：在微重力環境下，軟骨細胞內 β 肌動蛋白、轉化生長因子 β1、骨橋蛋白、β 微管蛋白、波形蛋白等的表達增加，細胞先進行骨架重排，隨后形成三維聚集體，且間充質干細胞向軟骨細胞分化的能力更強，有利于軟骨組織工程的研究。

• 肌肉細胞：在微重力條件下，肌肉形成早期，小鼠成肌細胞增殖受抑制，G2 期縮短，瞬時受體電位通道 1 和胰島素樣生長因子 1 異構體表達減少，進而影響細胞的分化和肌肉的發育。

• 內皮細胞：微重力環境可使內皮細胞出現凋亡樣形態，細胞外基質蛋白與胎肝激酶 1 的表達增加，同時血管生成能力、遷移能力均增強，這對于研究心血管疾病和組織血管化具有一定的參考價值。

• 免疫細胞：T 淋巴細胞在進入微重力狀態后，跨膜銜接蛋白連接子的磷酸化減少，CD3 和白細胞介素 2 受體的表達快速減少，功能下降，凋亡速率加快；單核細胞與巨噬細胞中 ICAM - 1 的表達下調，影響細胞遷移；但微重力可誘導并促進造血干細胞分化為成熟的中性粒細胞，對免疫系統的研究具有復雜而多面的影響。

  
  

• 對細胞生理過程的影響

• 細胞骨架重塑：微重力通過調節細胞骨架，如微管重組等，可能激活特定信號通路，如 YAP/TAZ 等，影響細胞的自我更新與分化平衡，對細胞的形態維持和功能發揮具有重要作用。

• 代謝改變：不同細胞的代謝過程在微重力環境下會有所不同，例如某些癌細胞可能表現出代謝變化，為癌癥研究和藥物研發提供了新的方向；而對于正常細胞，其代謝產物的分泌和利用等過程也可能發生改變，影響細胞的微環境和功能。

• 衰老加速：微重力環境可以加速細胞的衰老過程，為研究細胞衰老機制提供了有力工具，有助于揭示衰老相關疾病的發生發展機制。