微重力3D细胞培养系统

在地面模拟太空失重环境，解决了在轨空间站科研投入成本高昂，环境资源受限等难题！

北京基尔比生物科技公司研制生产的（Rotary cell culture system微重力旋转细胞培养系统RCCS）

（一）微重力3D细胞培养系统-功能应用

通过连续实时定量监测模拟环境的重力变化，便于观测模拟微重力或超重力效应下细胞、组织等变化规律和实现对实验环境的调节，且可直接放进培养箱，方便细胞的培养。

模拟太空环境：微重力可以模拟太空中的生理环境，这对于研究太空生物学和生命科学具有重要意义。特别是在研究宇航员在太空中的健康问题、提高太空任务的安全性和成功率方面，微重力培养细胞提供了有力的实验手段。

加速细胞衰老：微重力可以加速细胞的衰老过程。例如，在国际空间站上培养的大脑、心脏等类器官，微重力条件可以加速这些类器官的衰老，有助于科学家们确定衰老是如何发生的，并设计相应的预防措施。

药物筛选与优化：在微重力环境下，细胞对药物的反应可能会发生变化，这有助于研究人员筛选和优化药物，揭示药物的新作用机制和潜在疗效。

（二）微重力3D细胞培养系统-产品特点及优势

微重力3D细胞培养系统，3D细胞培养系统能够更好地模拟生物体内细胞存活的自然环境，保持细胞间相互作用和更逼真的生化和生理反应。即使在简单的球体模型中，也能形成氧气、营养物质、代谢物和可溶信号的梯度，形成多样化的细胞群体。由于3D细胞培养更接近真实生理状态，因此研究结果更贴近实际情况，提高了实验的可靠性和准确性。它能够更好地模拟细胞之间的相互作用、细胞的形态和功能，以及药物对细胞的影响。

3D细胞培养系统具有更高的标准化和可控制性，可以减少实验误差，提高实验的可重复性。通过优化3D培养条件，可以进一步提高实验的可靠性和稳定性。

3D细胞培养系统可以更好地模拟人体对药物的反应，从而提高药物筛选的效率。通过3D培养，可以更准确地评估药物的毒性、药效和代谢过程，为新药研发提供更有价值的参考。

3D细胞培养系统可以模拟多种疾病的发生和发展过程，为疾病研究提供新的手段和方法。通过实现持续灌流和恒定剪切力，可以研究疾病细胞与正常细胞之间的差异，探索疾病的发病机制，为新的治疗方法提供依据。

微重力3D细胞培养系统-应用案例

（一）微重力加速α-突触核蛋白聚集并在体外帕金森病模型中诱导氧化应激
模拟微重力（simulated microgravity, s-μg）确实能够加速α-突触核蛋白（alpha-synuclein, α-syn）的聚集，并诱导氧化应激，这一现象在体外帕金森病（Parkinson's disease, PD）模型中得到了验证。研究发现，s-μg环境下，α-syn的单体和聚集态水平均显著增加，同时伴随氧化应激标志物丙二醛（MDA）水平的升高，表明脂质过氧化程度加剧 。此外，α-syn的聚集倾向从单体形式向更复杂的聚集体形式转变，这可能进一步加剧神经元损伤 。

氧化应激在PD的病理机制中扮演重要角色。α-syn寡聚体通过金属离子依赖机制诱导ROS（活性氧物质）产生，从而引发细胞毒性。在模拟微重力条件下，细胞内抗氧化酶（如超氧化物歧化酶，SOD）的活性未能抵消ROS的增加，导致细胞内氧化应激水平显著升高 。这种氧化应激不仅影响细胞代谢，还可能触发凋亡途径 。


研究还表明，模拟微重力对不同细胞系的影响存在差异。例如，在SH-SY5Y神经母细胞系中，虽然α-syn的聚集水平显著增加，但其抗氧化能力似乎有所补偿，因此细胞内总抗氧化能力（TAC）水平未显著下降 。然而，在3K-SNCA细胞系中，尽管α-syn聚集水平同样上升，但其抗氧化能力显著下降，表明不同细胞系对氧化应激的适应性可能存在差异 。

值得注意的是，模拟微重力环境不仅加速了α-syn的聚集，还可能通过影响线粒体功能和溶酶体生理来加剧神经退行性变化 。例如，线粒体功能障碍是PD的重要特征之一，而模拟微重力条件下线粒体呼吸链复合物的活性可能受到影响，从而进一步加剧氧化应激 。


模拟微重力通过促进α-syn的聚集和诱导氧化应激，加速了帕金森病的病理进程。这一发现为理解PD的分子机制提供了新的视角，并为未来利用太空实验模型研究神经退行性疾病提供了重要的基础 。