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約翰·霍普金斯大學(xué)將在不早于美國東部時間3月6日晚11點50分,將一塊心肌組織裝在一塊經(jīng)過特別設(shè)計的、一部小型手機大小的組織芯片中,送入國際空間站(ISS)的微重力環(huán)境中,進行為期一個月的觀測。
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Deok-Ho Kim是約翰·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程和醫(yī)學(xué)系副教授,也是此項目的主要研究員,該項目正是由他主導(dǎo),希望通過此項目能對人類衰老過程和成人心臟健康有進一步的了解。
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Kim指出:“科學(xué)家已經(jīng)知道,暴露在太空中的人類經(jīng)歷了類似加速衰老的變化,所以我們希望觀測結(jié)果能夠幫助我們更好地了解這一變化,有朝一日阻止這種衰老的進程?!?/p>
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研究人員還希望這項研究能揭示太空宇航員心臟功能下降、更容易出現(xiàn)嚴(yán)重心率不齊的原因;這些結(jié)果有助于保護未來執(zhí)行長期任務(wù)的宇航員的心臟,并提供如何對抗心臟病的信息。
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在一個模擬成人心臟功能的生物工程微型組織芯片中,Kim和他的團隊利用人類誘導(dǎo)的多能性干細(xì)胞培育出心肌細(xì)胞。雖然其他研究人員以往也曾在太空中研究過干細(xì)胞衍生的心肌細(xì)胞,但這些研究依賴于在二維表面或平面上培養(yǎng)的細(xì)胞,這些細(xì)胞不能代表細(xì)胞在體內(nèi)的存在和行為方式,因此與成年人的相應(yīng)細(xì)胞相比,這些研究并不完善。
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該團隊的組織平臺具備細(xì)胞在三維環(huán)境中存活的優(yōu)勢,令研究得以更好地模仿細(xì)胞信號和動作如何發(fā)展,就像它們在人體中一樣。這種三維環(huán)境的實現(xiàn)歸功于一種新的支架生物材料,或者說支撐結(jié)構(gòu),它將組織固定在一起,加速了心肌細(xì)胞在其中的發(fā)育。這將使科學(xué)家們能夠收集可用于了解成人身體的數(shù)據(jù)。或許有一天,科學(xué)家們可以利用這些數(shù)據(jù)和平臺來開發(fā)新藥,以及其他許多應(yīng)用。
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研究團隊將使用一個運動傳感器磁鐵裝置,接收心臟組織在國際空間站上如何跳動的實時測量數(shù)據(jù)。在太空中停留大約一個月后,這些組織將返回地球,并用以分析長期停留在微重力環(huán)境中導(dǎo)致的基因表達和抑制方面的任何變異。隨后,部分組織將以活體形式返回,并在地球上再培養(yǎng)一周,供研究人員檢測是否有任何恢復(fù)效果。研究團隊還將在地球上(即華盛頓大學(xué))保留相同的心臟組織作為對照組。
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Kim表示:“我們希望這個項目能給我們提供有意義的數(shù)據(jù),供我們了解心臟的結(jié)構(gòu)及運作方式,以期在將來改善宇航員和地球人的健康?!?