微重力培養系統助力神州二十一號航天小鼠叩問天宮

新華社酒泉10月31日電（記者李國利、黃一宸）我國于10月31日夜成功發射神舟二十一號載人飛船，神舟二十一號載人飛船發射取得圓滿成功。此次任務中，中國將首次在軌實施嚙齒類哺乳動物空間科學實驗。四只經過嚴格篩選的小鼠隨飛船上行，將在空間站度過5-7天的在軌生活，并隨返回艙回到地面繼續科學研究。這標志著中國空間生命科學研究進入一個新階段，為未來長期太空生存研究奠定基礎。

 01 動物航天簡史：從果蠅到小鼠的太空探索
動物在人類航天史上一向是開路先鋒。早在1947年，果蠅就乘坐美國V-2火箭升空，成為第一批為科學獻身的太空旅行者。它們身材微小、繁殖迅速，是研究太空輻射對遺傳影響的理想模型。

萊卡犬是更廣為人知的太空動物明星。1957年，這只混種小狗乘坐蘇聯斯普特尼克2號進入太空，成為第一個繞地球飛行的活體動物。盡管萊卡在飛行幾小時后因過熱死亡，但它證明了哺乳動物在失重環境下可以存活。

中國在此前的空間生命科學實驗中，也積累了豐富經驗。神舟二十號任務中，斑馬魚和水蛭等生物曾被帶入太空，觀察微重力對水生生物的影響。

而此次神舟二十一號任務，則首次將哺乳動物小鼠送入中國空間站，將空間生命科學研究推向更高層次。

近幾十年，太空動物實驗的模型不斷豐富：從線蟲到果蠅，從斑馬魚到小鼠，逐步向人類近親演化。這些實驗共同構筑了人類走向深空的基石，為載人航天提供了寶貴的生理適應數據。

 02 神舟二十一號：空間科學實驗的跨越式突破
神舟二十一號任務承載著多項科學使命，發言人張靜波在發布會上介紹，航天員乘組在軌期間將新開展27項科學與應用項目，覆蓋空間生命科學與生物技術、航天醫學、空間材料科學、微重力流體物理與燃燒、航天新技術等多個領域。這些研究并非隨意選擇，而是緊扣微重力環境這一核心變量展開。神舟二十一號的小鼠實驗將重點研究失重、密閉等空間條件對小鼠行為模式的影響。與人類基因同源性高、體型小、繁殖周期短且易于進行基因編輯的小鼠，是開展生命體空間生理、病理及生長發育和繁衍研究的理想對象，對于人類未來長期太空生存和繁衍意義重大。

03 微重力：太空實驗的關鍵變量
在空間站的微重力環境中，重力這一在地球上無處不在的物理量被降至極低水平，這為科學研究帶來了獨一無二的實驗條件。

微重力環境對生物體的影響尤為顯著。研究表明，太空環境中骨質流失速度可達每月1%，肌肉質量每周減少高達5%，心血管功能與神經視覺系統同樣遭受系統性損傷。這些宏觀生理變化的背后，是細胞在微重力環境下力學感知與信號轉導通路的深刻重構。

近期突破性研究揭示，細胞對重力變化的響應本質上是力學-生物學耦合過程——機械力信號通過細胞骨架、離子通道和蛋白質修飾等途徑轉化為生化反應，最終改變細胞命運。

在骨組織中，這一耦合體現得尤為清晰。流-固耦合模型模擬顯示：地球重力下骨細胞表面流體剪切應力維持在1.2-2.5 Pa，而微重力環境下該值降至0.3 Pa以下——顯著低于激活骨形成的閾值0.8 Pa。這種力學信號衰減通過影響骨細胞纖毛變形和鈣火花頻率，最終導致骨骼質量下降。

04 天地協作：Kilby Gravity地面微重力模擬系統的輔助作用
太空實驗機會稀缺且昂貴，地面模擬微重力平臺成為研究的關鍵支撐。在北京基爾比生物科技公司研制生產的Kilby Gravity微重力培養系統中，科學家能夠在地球實驗室中復現微重力效應，模擬生物在太空中的生長狀態。

該系統的核心技術在于三維隨機旋轉重力矢量分散機制。通過雙軸獨立控制旋轉系統，使培養容器內的重力矢量在空間全方位快速隨機化，實現持續的10⁻³g微重力環境模擬——接近國際空間站的實際微重力水平。

研究表明，在模擬微重力環境下，多種癌細胞的生物學行為會發生顯著改變。例如，腦腫瘤細胞U87在模擬微重力環境下遷移受抑制、凋亡被誘導；甲狀腺癌細胞FTC-133則傾向于形成3D球體結構。這些發現不僅有助于理解癌細胞生物學，也為藥物研發提供了新視角。微重力條件下的三維腫瘤球體更接近體內腫瘤微環境，可用于高通量藥物篩選。

例如，三陰性乳腺癌患者來源的類器官在微重力下測試紫杉醇敏感性，成功篩選出敏感亞群，避免無效化療，預測藥物反應準確率顯著高于傳統二維培養。

北京基爾比生物科技公司研制生產的Kilby Gravity微重力模擬系統正從單一研究設備發展為多學科交叉創新平臺，其應用場景延伸至類器官構建、藥物篩選和個體化醫療。這些地面研究與太空實驗形成互補，共同推動空間生命科學向前發展。

05 深空探索：從短期實驗到長期生存
隨著各國航天機構將目光投向月球基地和火星任務，長期太空生存面臨的生理挑戰愈發凸顯。
在太空微重力環境下，宇航員面臨骨質流失、肌肉萎縮、免疫系統變化等多重健康威脅。而小鼠作為哺乳動物，其生理反應與人類更為接近，能為科學家提供關于太空環境影響人體生理的寶貴數據。此次實驗特別選用了兩雌兩雄四只小鼠，這種性別配置為未來研究太空環境對哺乳動物繁殖的影響奠定了基礎。

從果蠅到小鼠，從斑馬魚到太空人，每一次生物載荷的升級都標志著空間生命科學的飛躍。四只“太空小鼠”的旅程只是一個開始，隨著中國空間科學實驗的不斷深入，這些研究將為人類長期駐留太空、邁向深空提供關鍵科學支撐。未來，當人類在月球建立基地，甚至遠征火星時，今日這些小老鼠在太空中留下的足跡，將成為人類成為多行星物種的關鍵基石。

北京基爾比生物公司Kilby Gravity微重力培養系統——地面實驗室模擬微重力環境的研究方法為探索微重力對人類身體的影響提供技術支持，并為再生醫學等生命科學領域帶來了新的研究思路和機會。

附：

北 京 基 爾 比 生物科技公司主營產品：

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