在模擬太空微重力環(huán)境下進行大腦類器官培養(yǎng)，是當前空間生物學和醫(yī)學研究的前沿領域，以下從培養(yǎng)意義、培養(yǎng)方法、研究進展、應用前景四個方面進行詳細介紹：

培養(yǎng)意義

探索太空環(huán)境對人腦健康的影響：太空中的微重力、輻射等因素可能會干擾人類神經(jīng)系統(tǒng)功能，長期在軌的航天員經(jīng)常出現(xiàn)頭暈、睡眠障礙、注意力減退等癥狀，但具體機制尚不明確。通過在模擬太空微重力環(huán)境下培養(yǎng)大腦類器官，可以進一步研究腦類器官受到的影響，不僅有助于“還原問題”，還有可能找出解決方案。

為地面腦疾病研究提供“加速窗口”：空間特殊環(huán)境能夠加速導致機體出現(xiàn)衰老或功能衰退，為阿爾茨海默病、帕金森病等地面腦疾病研究提供相應的“加速窗口”，助力早期診斷與治療評估方法的創(chuàng)新。

培養(yǎng)方法

使用微重力培養(yǎng)系統(tǒng)：如北京基爾比生物公司研制生產的Rotary Cell Culture System微重力培養(yǎng)系統(tǒng)，通過動態(tài)旋轉或雙軸回轉設計，分散或增強重力矢量，模擬太空微重力或超重力環(huán)境。該系統(tǒng)可降低流體剪切力和重力沉降效應，使細胞在懸浮狀態(tài)下自由組裝，形成更接近真實大腦的三維立體結構。

結合器官芯片技術：在芯片上構建腦類器官，并引入微流控系統(tǒng)精密控制營養(yǎng)液流動，模擬腦脊液循環(huán)；整合多細胞共培養(yǎng)，形成功能性血腦屏障；利用納米傳感器陣列實時監(jiān)測神經(jīng)電活動與代謝變化。

研究進展

國際研究：美國科學家曾將由干細胞制成的“類器官”送上國際空間站，發(fā)現(xiàn)這些“類器官”返回地球時狀態(tài)良好，且生長速度快于地球上的“同類”。在微重力下生長的“類器官”具有更高水平與成熟相關的基因，以及更低水平與增殖相關的基因，意味著細胞發(fā)育得更快，復制得更少。此外，在微重力下生長的“類器官”炎癥較少，壓力相關基因的表達較低。

中國研究：2025年7月15日，一款腦類器官芯片搭載天舟九號貨運飛船進入太空，這是國際上首次將腦類器官芯片送入空間站。中國科學院團隊在此基礎上引入器官芯片技術，構建的腦類器官芯片血管密度提升300%，神經(jīng)突觸傳導速度接近真實腦組織，成為目前最接近人腦微環(huán)境的體外模型。

應用前景

太空醫(yī)學：為開發(fā)神經(jīng)保護策略提供實驗基礎，保障航天員的神經(jīng)系統(tǒng)健康。

疾病研究：為神經(jīng)退行性疾病等地面腦疾病研究提供新的模型和工具，推動疾病機制解析和藥物篩選。

再生醫(yī)學：為干細胞治療提供新的思路和方法，如通過微重力環(huán)境促進干細胞增殖和分化，為組織工程和器官移植提供新的細胞來源。

總結

模擬太空微重力環(huán)境的大腦類器官培養(yǎng)，通過地面旋轉培養(yǎng)系統(tǒng)或太空實驗，構建含血腦屏障、神經(jīng)血管單元的三維模型，重點探究微重力對神經(jīng)突觸形成、信號傳導及基因調控網(wǎng)絡的影響。其核心價值在于揭示重力依賴性腦發(fā)育機制，為航天醫(yī)學防護和神經(jīng)疾病研究提供跨尺度實驗平臺。