微重力環境對小鼠胚胎發育的影響是一個復雜的過程，涉及多個方面的機制。目前的研究，尤其是Lei等人和Wakayama等人的太空胚胎實驗Douglas M. Ruden et al.Mechanobiology in Medicine 2 (2024) 100081，為我們揭示這些機制提供了重要線索。這兩項實驗分別從不同角度觀察了微重力環境下小鼠胚胎的發育情況，有助于我們理解其影響機制。

1. DNA損傷與修復機制：在Lei等人的研究中，利用中國SJ-10可回收衛星搭載小鼠胚胎進行實驗。通過γH2AX染色發現，太空微重力環境下的胚胎出現了顯著的DNA雙鏈斷裂增加的情況 ，同時用1 anti-XRCC1抗體染色還發現單鏈DNA斷裂也顯著增加。研究還指出，這些DNA損傷情況與地面低劑量輻射處理（2mGy，64h）后的結果相似 ，這表明宇宙輻射可能是導致胚胎DNA損傷的一個重要因素。在微重力環境中，宇宙輻射可能直接作用于胚胎的DNA分子，破壞其雙鏈結構，影響基因的正常表達和細胞的正常功能，進而干擾胚胎的正常發育進程。

2. 表觀遺傳調控異常：同樣在Lei等人的研究里，通過全基因組亞硫酸氫鹽測序發現，在太空發育的囊胚基因組呈現出整體低甲基化狀態，并且存在一組du te 的差異甲基化區域（DMRs）。DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳修飾方式，它對基因的表達調控起著關鍵作用。微重力環境導致的DNA甲基化異常，會使一些與胚胎發育相關的基因表達出現異常，影響細胞的分化和胚胎的正常發育。某些關鍵基因的低甲基化可能導致其過度表達，而某些基因的高甲基化則可能使其表達受到抑制，從而破壞了胚胎發育過程中的基因表達平衡。

北京基爾比生物科技有限公司 研制的微重力clinostat：

• 可以進行細胞培養的同時，連續實時定量記錄模擬環境的重力變化，便于觀測模擬微重力或超重力效應下細胞、組織等變化規律和實現對實驗環境的調節，且可直接放進培養箱，方便細胞的培養。
  
  

• 旋轉提供微重力環境模擬（10-3G），同時提供超重力環境的模擬（2G，2.5G或3G）

  
  

• 可提供模擬環境下的重力監測，X 軸、Y 軸、Z 軸三維空間重力監測并顯示實時重力數值,讓研究人員實時采集了解模擬環境重力的精確變化。

  
  

• 攝像頭監控設備運行狀態，具有可以快速啟動及程序預約功能

3. 細胞定位與分化異常：Wakayama等人在國際空間站（ISS）上的實驗發現了一些有趣的現象。在微重力環境下，胚胎出現了較高頻率的孿生現象，具體表現為在12個胚胎中有3個（25%）出現了NANOG細胞的異位表達 。這表明微重力環境可能影響了細胞的定位和分化過程。正常情況下，在地球重力環境中，細胞的位置和分化受到多種因素的調控，而微重力環境的改變可能干擾了這些調控機制。Inner Cell Mass（ICM）細胞在微重力下可能不會像在地球重力環境中那樣下沉或聚集在特定位置，這可能影響了細胞間的相互作用和信號傳導，進而導致細胞分化出現異常，增加了孿生現象的發生頻率。

4. 對流與營養物質傳輸改變：在微重力環境中，液體的對流方式與地球重力環境有很大不同。正常重力環境下，液體的對流有助于營養物質的均勻分布和代謝廢物的排出。而在微重力環境下，這種對流減弱甚至消失，可能導致胚胎周圍的營養物質供應不足，代謝廢物積累 。在Wakayama等人的實驗中，由于缺乏對流，胚胎發育過程中可能面臨氧氣和營養物質獲取困難的問題，這對胚胎的正常發育產生了不利影響。即使部分胚胎能夠發育至囊胚階段，但整體的發育速率和質量可能受到了影響。

北京基爾比生物科技有限公司提供：

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微/超重力三維細胞培養系統，

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英國Kirkstall 動態3D類器官仿生構建系統