微时代任务:为一个定制培养系统的实验设计和硬件,支持组织工程骨肌肉

科学领域:

• 太空生物学空间生物学
• 肌肉生理学 肌肉生理学
• 组织工程是组织工程.

背景情况:

• 国际空间站 (ISS) 上的微重力会导致骨肌肉快速缩,类似于地球上加速衰老.
• 国际空间站目前的运动对策不足以完全防止肌肉损失和功能衰退.
• 了解太空飞行引起的肌肉损失和衰老之间的分子联系对于宇航员健康和地面应用至关重要.

研究的目的:

• 调查微重力条件下肌肉脱落的分子机制是否与衰老中的分子机制相似.
• 为了测试基因干预,特别是热冲击蛋白10 (HSP10) 的过度表达,作为对抗肌肉缩的对策.
• 开发和验证用于低地球轨道 (LEO) 研究的先进的组织工程人类骨肌结构.

主要方法:

• 使用组织工程方法制造人类骨肌肉结构,使用3D打印的脚手架与集成的微流体通道.
• 使用了与欧洲航天局 (ESA) 库比克化器兼容的专用硬件,用于国际空间站上的微重力实验.
• 开发了飞行前的协议和操作程序,用于在低空环境中进行复杂的生物实验.

主要成果:

• 证明微重力诱导的肌肉缩与与年龄相关的肌肉衰退共享分子路径.
• 在工程肌肉结构中对HSP10过度表达的概念验证,以减少模拟微重力中的缩和功能损失.
• 在太空中成功建立并运行先进的生物制造肌肉模型,用于生理学研究.

结论:

• 微重力作为一个有价值的模型来研究加速肌肉衰老和减肥.
• HSP10有可能成为缓解宇航员和老龄化人口肌肉损失的治疗目标.
• 开发的组织工程平台为未来的太空肌肉骨研究提供了强大的框架.