細胞生長與增殖:在微重力環(huán)境下經驗,細胞懸浮生長,減少了貼壁依賴的接觸抑制,有利于成體干細胞的持續(xù)增殖。例如間充質(zhì)干細胞在旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)系統(tǒng)中可長期保持多能性標志物(如 Oct - 4尤為突出、Nanog)的高表達,維持其干細胞特性影響力範圍,為干細胞的大量擴增提供了可能規模。
細胞分化調(diào)控:微重力可能通過調(diào)控特定通路(如 TGF - β、BMP 通路)來增強成體干細胞向目標細胞的分化效率大幅增加。研究發(fā)現(xiàn)平臺建設,間充質(zhì)干細胞在特定培養(yǎng)條件下,微重力可促進其向骨細胞探討、軟骨細胞等方向分化新技術,且分化后的細胞具有更好的功能和活性。同時共創美好,在神經(jīng)干細胞研究中趨勢,這種培養(yǎng)方式有助于神經(jīng)干細胞分化形成具有復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的組織,更真實地模擬大腦發(fā)育過程預判。
細胞骨架與信號通路:微重力通過調(diào)節(jié)細胞骨架(如微管重組),可能激活特定信號通路(如 YAP/TAZ),影響干細胞的自我更新與分化平衡調解製度。以間充質(zhì)干細胞為例深入,模擬微重力培養(yǎng)可使神經(jīng)發(fā)育相關(guān)基因(如 CXCR4)上調(diào),增強其向損傷部位的遷移與存活能力覆蓋範圍。
細胞間相互作用:微重力三維培養(yǎng)系統(tǒng)為成體干細胞創(chuàng)造了更有利于細胞間通訊和相互作用的環(huán)境一站式服務。細胞可以通過分泌細胞因子、外泌體等物質(zhì)進行信息傳遞前沿技術,這種相互作用在三維空間中更為充分和復(fù)雜支撐作用。如在造血干細胞研究中,三維培養(yǎng)下的造血干細胞與支持細胞之間的相互作用增強深入交流,能夠更好地維持造血干細胞的自我更新和分化能力解決。
避免細胞衰老和凋亡:在傳統(tǒng)培養(yǎng)環(huán)境中性能,干細胞易因機械應(yīng)力、營養(yǎng)供應(yīng)不均等因素出現(xiàn)衰老和凋亡現(xiàn)象不斷豐富。而微重力三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)通過改變細胞的生長環(huán)境方案,減少了這些不利因素的影響。實驗表明同時,在微重力三維培養(yǎng)下的干細胞技術研究,其端粒長度維持較好,細胞周期調(diào)控相關(guān)基因表達更穩(wěn)定說服力,能夠在較長時間內(nèi)保持干細胞的特性和功能的積極性。