来源：中央广播电视总台《中国之声》

发布时间：2025-07-15

 

首次利用血管化脑类器官芯片进行空间生命科学研究，探索太空环境对大脑结构和功能的影响。

一组相机存储卡大小、活的、具有生命力的微型“大脑模型”——血管化脑类器官芯片，静静地躺在细胞培养单元内。它像一座微缩的“生命工厂”，内部嵌入了包含脑微血管网络、神经细胞、免疫细胞和血脑屏障特征的脑类器官，这些都是人脑中的重要组分，它们共同构建了一个类似人脑的复杂微环境。此次将这种脑类器官芯片送到空间站，在微重力、辐射等特殊环境中进行“太空体检”。

中国科学院大连化学物理研究所研究员 秦建华：“一般会以为芯片会是硬邦邦的。但它上面要载有非常多活的这样的细胞组织，甚至达到类器官水平，开展多层次水平研究。微网络的结构，红色和蓝色带有动脉和静脉类似特征。中间细胞可以长在一个腔室当中。通过微网络结构进行连接，进行营养物质的灌注，循环流体，最终形成模拟人体的芯片。看起来它是没有生命的，当你把细胞脑类器官加在上面，它就是活的。它会在上面生长，持续培养它的生长，这也是这个技术非常有魅力所在。”

此次秦建华团队的空间实验项目为“基于器官芯片技术的空间环境对人体血脑屏障的影响研究”。血脑屏障是大脑独特的“智能防护系统”，由三层精密结构组成，像一支训练有素的护卫队守护大脑的功能稳态和健康。

中国科学院大连化学物理研究所研究员 秦建华：“目前为止也是国际上首次利用这样的血管化脑类器官芯片开展空间生命科学研究。宇航员在太空特殊环境中长期驻留，容易出现一些头晕、睡眠障碍，甚至认知功能改变等不良影响。但是这些因素如何影响脑的功能一些具体机制还不太清楚。这次全新设计的脑类器官芯片主要用于在体外模拟人脑的一些主要的结构和功能特征，它的构建主要由人干细胞为来源，另一方面包含非常丰富的脑的微循环、网络神经细胞、免疫细胞，以及一些血脑屏障样的结构和功能特征。通过这样仿生的模型，我们可以探究在空间特殊环境，特别是在细胞组织和器官等多层次对人脑结构和功能的影响，同时也发现其潜在的一些机理，能够为人类在太空当中长期驻留生存和健康保障提供重要的一个科学依据和应用价值。”

科学家通过观察和分析这个“大脑模型”在太空中的变化，希望能够揭示太空环境对大脑结构和功能的具体影响，并找到可能的干预靶点。秦建华坦言，从地面研究到空间实验，在期待科学上的突破与验证的同时，也在迎接巨大的挑战。

秦建华：“特别是因为体内的环境是一个动态的环境，包括脑内还有复杂的流体，还有微环境一些动态的特征，这些在地面上开展都是比较难的。这中间面临非常大的一些挑战，除了空间特殊环境的条件限制，还有针对工程上的设计。我们在这样的芯片上开展实验，要保证一个封闭的环境当中，细胞或者脑类器官要生长得非常好，而且要持续非常好的功能，保持营养物质的传输，保证从工程的一些角度维持它的长期培养和生长，都是面临的一些挑战和技术上考量。”

作为全球首个在轨血管化脑类器官芯片空间科学实验，它为地外生命研究提供新范式的同时，其现实意义也不仅限于关注空间特殊环境对于脑功能的潜在影响。据悉，后续预期的成果有望对于疾病新疗法、药物研发等领域带来一定突破。

秦建华：“在太空环境当中经常会出现脑血管的一些衰老，包括对神经系统的一些改变；对于地面上特别对神经退行性疾病的研究、机理探索、干预手段发现甚至药物研发都会有帮助。另一方面更有前瞻性，是希望后续对于空间站人类长期的驻留、生存、健康保障，也提供一些前期的科学依据。”

首次在太空利用血管化脑类器官芯片进行科学研究，就像一个高仿真的“大脑实验室”，意味着我们能够在体外模拟和观察组织器官的结构功能变化，也为未来的太空医学、疾病研究和药物研发等开辟了新的道路。

在人类的太空探索之旅中，航天员不仅需要面对和克服的是多种生理挑战。其中，脂代谢紊乱等慢性疾病的加速发展以及肌肉萎缩问题也尤为突出。为了深入理解这些现象并寻找解决方案，科研人员进行了大量研究。有关的内容也包含在此次航天医学实验、空间应用实验等科学载荷中。

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