一枚搭载着美国斯坦福大学副教授黄颜研究成果的火箭，已前往国际空间站，携带着在微芯片支架上培育的人体肌肉细胞。这些芯片将帮助黄颜更好地了解宇航员和老年人经常发生的生理变化。人体肌肉损伤以及测试对抗这种损伤的药物。
现在，结果已经出炉。研究人员发现，这些肌肉表现出与肌肉再生相关的代谢变化和基因活性受损，从而导致与年龄相关的肌肉损失，即所谓的肌肉减少症。不过，药物治疗可以在一定程度上预防微重力带来的副作用。7月25日，相关论文发表在Cell Press出版的期刊《Stem Cell》上。
“太空是一个非常独特的环境，它会加速衰老相关问题的出现，并损害许多健康过程，”黄说。“宇航员返回后会出现肌肉萎缩或肌肉功能下降，因为肌肉在没有重力的情况下不再能够发挥作用。”随着太空旅行变得越来越普遍，了解我们的肌肉在微重力下会发生什么将变得非常重要。”
为了了解微重力对肌肉的影响，研究人员将一块“肌肉芯片”发射到太空，肌肉细胞在宇航员的照料下生长了七天。当他们将微重力环境下生长的肌肉细胞与地球上生长的肌肉细胞进行比较时，他们发现，肌肉纤维的形成受到了损害，基因活性和蛋白质谱也存在差异。研究人员表示，与肌肉用来获取能量的线粒体功能相关的基因被削弱，而与脂肪形成相关的基因则被增强。研究结果表明，微重力可能导致肌肉再生功能障碍。
太空肌肉还表现出与肌肉减少症相似的基因活性，肌肉减少症是 60 岁及以上人群中最常见的一种疾病。“肌肉减少症在地球上通常需要几十年的时间才能发展，我们认为微重力有可能在短短几天内加速其发展。这加速了疾病的发展，”黄说。
在利用肌肉芯片进行药物筛选的概念验证实验中，宇航员添加了治疗肌肉减少症或增强肌肉再生的药物。这些治疗部分缓解了微重力对肌肉的一些负面影响，并防止新陈代谢转向脂肪。就基因活动模式而言，微重力下接受药物治疗的肌肉比未接受治疗的肌肉更类似于来自地球的样本。
由于太空研究样本较小，且实验一次性，科学家们正在部署模拟微重力的设备来克服这些限制，这些“肌肉芯片”也计划于2025年再次踏上太空之旅，继续研究治疗微重力引起的肌肉再生障碍的药物。
黄说：“微重力工程组织芯片平台是一种具有潜在变革性的工具，它可以让我们在没有动物或人类受试者的情况下研究各种疾病并进行药物筛选。”
阅读论文：(24)00190-5
