微重力細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展歷程可追溯至20世紀(jì)末，隨著航天技術(shù)的進(jìn)步和生命科學(xué)研究的深入，逐漸從地面模擬實(shí)驗(yàn)拓展至太空實(shí)際應(yīng)用。

一、早期探索與地面模擬階段

1. 地面微重力模擬裝置的開發(fā)

  早期研究主要依賴地面設(shè)備模擬微重力環(huán)境，如落塔、拋物線飛行和生物回轉(zhuǎn)器（又稱回轉(zhuǎn)培養(yǎng)系統(tǒng)）。  

  - 拋物線飛行：瑞士空軍與蘇黎世大學(xué)在2010年合作，利用F-5E戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行拋物線飛行，產(chǎn)生40秒的微重力環(huán)境，研究免疫細(xì)胞在微重力下的響應(yīng)。  

  - 生物回轉(zhuǎn)器：通過旋轉(zhuǎn)抵消重力效應(yīng)，模擬微重力條件。源自NASA的Beijing Kilby Biotech公司開發(fā)了雙軸生物回轉(zhuǎn)器(北京基爾比生物科技有限公司Rotary Cell Culture System, RCCS)，用于細(xì)胞三維培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。  

2. 太空生物學(xué)研究的初步嘗試

  NASA在20世紀(jì)90年代啟動(dòng)“空間基礎(chǔ)生物學(xué)計(jì)劃"（FSB計(jì)劃），探索微重力對細(xì)胞分子機(jī)制的影響，并嘗試將成果應(yīng)用于藥物開發(fā)。中國則在2010年代通過天舟一號貨運(yùn)飛船搭載小鼠胚胎干細(xì)胞，開展微重力對細(xì)胞增殖的初步研究。

二、太空實(shí)驗(yàn)的初期應(yīng)用

1. 國際空間站（ISS）的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)

  - 蛋白質(zhì)結(jié)晶與干細(xì)胞分化：2010年代起，ISS成為微重力細(xì)胞培養(yǎng)的重要平臺。例如，NASA利用ISS研究蛋白質(zhì)晶體生長，發(fā)現(xiàn)微重力環(huán)境下晶體更大、結(jié)構(gòu)更均勻。  

  - 造血干細(xì)胞研究：2018年研究顯示，太空微重力激活A(yù)kt/mTOR信號通路，促進(jìn)造血干細(xì)胞增殖，為血癌治療提供新思路。

2. 中國空間站的起步

  中國通過天舟一號（2017年）和后續(xù)任務(wù)，逐步開展干細(xì)胞太空培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。2023年神舟十五號任務(wù)shou ci實(shí)現(xiàn)人類干細(xì)胞“太空造血"，揭示微重力對分化的du te調(diào)控。

三、技術(shù)突破與規(guī)模化應(yīng)用

1. 三維培養(yǎng)系統(tǒng)的創(chuàng)新

  - 微重力與3D協(xié)同效應(yīng)：埃默里大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)微重力三維培養(yǎng)系統(tǒng)，心臟祖細(xì)胞在太空培養(yǎng)中形成高密度“心臟球"。該系統(tǒng)結(jié)合冷凍保存技術(shù)和自動(dòng)化培養(yǎng)模塊，解決了太空實(shí)驗(yàn)的時(shí)間窗口和操作難題。  

  - 類器官模型構(gòu)建：2024年，美國團(tuán)隊(duì)將腦類器官送入ISS，發(fā)現(xiàn)微重力加速神經(jīng)退行性病變標(biāo)志物（如Aβ42、TDP-43）的表達(dá)，為阿爾茨海默病研究提供新模型。

2. 干細(xì)胞功能增強(qiáng)的發(fā)現(xiàn)

  - 間充質(zhì)干細(xì)胞：微重力環(huán)境下培養(yǎng)的間充質(zhì)干細(xì)胞免疫抑制能力更強(qiáng)，可能用于治療自身免疫疾病。  

  - 神經(jīng)干細(xì)胞：太空環(huán)境促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞擴(kuò)增，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病（如老年癡呆）提供潛在療法。

四、當(dāng)前進(jìn)展與未來方向（2025年前后）

1. 中國空間站的突破性成果

  2025年神舟十九號任務(wù)帶回的干細(xì)胞樣本，揭示了人多能干細(xì)胞在微重力下的3D生長規(guī)律及干性維持機(jī)制，為再生醫(yī)學(xué)提供新理論依據(jù)。

2. 技術(shù)融合與多學(xué)科拓展

  - 人工智能與自動(dòng)化：結(jié)合AI優(yōu)化培養(yǎng)參數(shù)，減少實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)成本。  

  - 多器官協(xié)同培養(yǎng)：Kirkstal quasi Vivo 串聯(lián)器官芯片探索肝、腎等器官在微重力下的交互作用，構(gòu)建全身性疾病模型。  

  - 商業(yè)化應(yīng)用：生物制藥公司（如默沙東、禮來）利用太空平臺開發(fā)抗體、酶類藥物，推動(dòng)微重力細(xì)胞培養(yǎng)的商業(yè)化。

3. 挑戰(zhàn)與風(fēng)險(xiǎn)

  - 太空輻射影響：長期暴露可能導(dǎo)致DNA損傷，需開發(fā)輻射防護(hù)技術(shù)。  

  - 細(xì)胞功能穩(wěn)定性：需驗(yàn)證太空培養(yǎng)細(xì)胞返回地球后的功能持久性。

微重力細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)從早期地面模擬到太空實(shí)際應(yīng)用，經(jīng)歷了近30年的發(fā)展。其核心優(yōu)勢在于通過三維結(jié)構(gòu)和信號通路調(diào)控，顯著提升細(xì)胞增殖效率與功能，為再生醫(yī)學(xué)、疾病模型構(gòu)建和藥物開發(fā)開辟了新路徑。未來，隨著商業(yè)航天的普及和跨學(xué)科技術(shù)的融合，北京基爾比生物科技有限公司Rotary Cell Culture System, RCCS微重力旋轉(zhuǎn)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，該技術(shù)有望成為生命科學(xué)領(lǐng)域的核心工具。

公司主營產(chǎn)品：

Kilby 3D-clinostat 三維旋轉(zhuǎn)儀

Kilby 微/超重力三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)Rotary Cell Culture System, RCCS，

3D回轉(zhuǎn)重力環(huán)境模擬系統(tǒng)，隨機(jī)定位儀，

類器官芯片搖擺灌注儀，

Kirkstall 類器官串聯(lián)芯片灌流仿生構(gòu)建系統(tǒng)