細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)有兩個(gè)科學(xué)目標(biāo)，一是生物制藥，利用某種特定細(xì)胞在生長、繁殖過程中的代謝分泌產(chǎn)物，研發(fā)預(yù)防和治療某些疑難疾病的特效藥物。二是從細(xì)胞學(xué)角度認(rèn)識生命過程，乃至探索人造生物器官、生物部件，調(diào)控生物正常生長過程和再生過程等，服務(wù)于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的組織修復(fù)治療，提高人類的健康水平。

　　在地面研究中發(fā)現(xiàn)，從人體組織中分離的離體正常細(xì)胞只能二維、平面地生長為細(xì)胞單層，具有“接觸抑制性”。換句話說，在地面上，離體細(xì)胞只能二維、平面地生長，很難實(shí)現(xiàn)體外培養(yǎng)一個(gè)可供使用的生物組織器官，這限制了生物技術(shù)組織工程的實(shí)用化發(fā)展。而在空間實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，微重力環(huán)境下，細(xì)胞生長的“接觸抑制性”趨于消失。通過設(shè)計(jì)合理的空間生物反應(yīng)器，有望在空間生長出三維、立體的離體細(xì)胞和組織器官，從而提供用于組織修復(fù)的工程化組織和用于藥物篩選的腫瘤模式組織。圖1即為在模擬微重力效應(yīng)條件下生長的人肝癌細(xì)胞團(tuán)塊。人的身體由100多萬億個(gè)細(xì)胞組成，這些細(xì)胞構(gòu)成了各種組織，組織進(jìn)一步形成了各種器官。1885年，W·魯克斯（W.Roux）用溫生理鹽水在體外培養(yǎng)分離的雞胚組織存活數(shù)月，開創(chuàng)了組織細(xì)胞培養(yǎng)的先河。近年來，國際上正在興起一門新的學(xué)科——組織工程，它標(biāo)志著醫(yī)學(xué)將走出器官移植的范疇，步入制造組織器官的新時(shí)代。

　　在模擬微重力效應(yīng)條件下生長的人肝癌細(xì)胞團(tuán)塊

　　就像蘋果總是從樹上往下掉那樣，由于地球引力的作用，通常進(jìn)行組織細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)物往往會自然沉降到培養(yǎng)器皿的底部，在二維方向上貼壁生長。然而，人體內(nèi)組織細(xì)胞相互間的關(guān)系是三維的或立體的，單層或二維細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)很難獲得與人體內(nèi)真實(shí)狀況相似或相同的組織細(xì)胞，無法實(shí)現(xiàn)由離體細(xì)胞重建組織這一構(gòu)想。

　　組織工程也稱為“再生醫(yī)學(xué)”或“人體零部件加工廠”，是運(yùn)用生命科學(xué)和工程學(xué)的原理與技術(shù)，研究、開發(fā)組織器官的生物替代物，用于修復(fù)、重建和改善因病變或損傷而喪失或衰竭的組織器官的功能，其核心是動物細(xì)胞三維培養(yǎng)技術(shù)。

　　在太空，由于處于微重力環(huán)境，大大小小不同的組織細(xì)胞可以均勻懸浮，在三維方向自由生長,不會因?yàn)槊芏鹊牟煌瑢?dǎo)致不同的沉降速度，影響彼此間的接觸與溝通。20世紀(jì)80年代末，美國研究人員開創(chuàng)了微重力組織工程，迄今已對廣泛類群的細(xì)胞開展了空間研究，并取得了可喜的進(jìn)展。2007年，以色列科學(xué)家采用三維培養(yǎng)技術(shù)研制出世界上第一顆會搏動的“微型心臟”。由此可見，細(xì)胞三維培養(yǎng)與組織工程正在不斷綻放出燦爛的花朵。

　　我國科學(xué)家在神舟號飛船上對4種細(xì)胞進(jìn)行了培養(yǎng)，著重于細(xì)胞分泌產(chǎn)物的藥用價(jià)值研究和細(xì)胞組織培養(yǎng)技術(shù)研究。 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，NK92細(xì)胞在空間生長得又快又好，能聚集成較地面更大的團(tuán)塊。此外，我國科學(xué)家還利用地面微重力效應(yīng)模擬裝置建立了軟骨、骨和肝組織等的三維培養(yǎng)模型

　　神舟號飛船上培養(yǎng)的NK92細(xì)胞團(tuán)塊

　　可以預(yù)見，哺乳動物細(xì)胞和組織三維培養(yǎng)體系的成功建立，將為人類組織細(xì)胞移植提供豐富的材料，擺脫依賴人類機(jī)體移植的種種限制。有朝一日，如果有人失去了耳朵，不用擔(dān)心，科學(xué)家可以幫他重新長出一只耳朵；肝臟壞了，也可以給他安裝一個(gè)通過移植肝細(xì)胞和合成纖維制造的“新器官”；糖尿病患者無須再頻繁地注射胰島素，因?yàn)樗麄冇辛丝捎玫纳锾娲耙认佟薄@不是幻想，而是在科學(xué)家的努力下正在逐步成為現(xiàn)實(shí)。