15/10/2025
👨🚀飛向宇宙,浩瀚無垠🚀:微重力環境下的癌症「體學」研究新視野
在 #癌症 研究的廣闊領域中,科學家們總是在尋找創新的角度來解開這個複雜疾病的謎團。從基因療法到免疫療法,我們不斷地拓展知識的邊界。如果我們將戰場從地球轉移到外太空,會發現什麼?一篇發表在《International Journal of Molecular Sciences》的 review 文章 ,由 Dr. Daniela Grimm 領導的團隊撰寫,系統性地整理了在 #微重力 (microgravity) 條件下,利用「體學」( ) 技術研究癌細胞的重大發現,為我們帶來了令人振奮的新觀點。
研究背景:為何要在太空中研究癌症?
癌細胞的生長、轉移與惡化,深受其周遭 #微環境 (microenvironment) 的影響 。在地球上,重力是一個恆定不變的物理力量,它影響著細胞的結構、訊息傳遞與行為。然而,外太空的微重力環境提供了一個地球上無法複製的獨特平台。在這種條件下,細胞間的交互作用、流體力學和機械應力 (mechanical stress) 都發生了根本性的改變。
這使得研究人員能夠專注於那些控制細胞生長與轉移的核心訊息傳遞路徑,而不受重力這個「背景噪音」的干擾。過去的研究已經證實,微重力環境會影響癌細胞的增殖 (proliferation)、細胞凋亡 (apoptosis)、遷移 (migration)、細胞骨架 (cytoskeleton) 等多種生物過程。這篇綜述文章的核心目的,便是整合運用基因體學 (genomics)、轉錄體學 (transcriptomics)、蛋白質體學 (proteomics) 及代謝體學 (metabolomics) 等高通量體學技術,全面解析不同種類的癌細胞在微重力下的分子變化,以期找到對抗癌症的新策略 。
實驗設計:如何在地球與太空模擬「無重力」?
要進行微重力研究,科學家主要有兩種途徑:
真實微重力 (Real Microgravity, r-ug):
✅這包括將實驗樣本送上軌道飛行器 (Orbiting Spacecrafts),如國際太空站 (ISS) ,進行長期培養。
✅利用探空火箭 (Sounding Rockets) 和拋物線飛行 (Parabolic Flights) 的飛機,創造數分鐘至數十秒不等的短暫微重力環境。這些平台提供了最真實的微重力條件,但成本高昂且機會難得。
模擬微重力 (Simulated Microgravity, s-ug):
為了在地面實驗室中重現微重力效應,科學家開發了多種模擬設備。其核心原理是透過持續旋轉樣本,使重力向量在時間和空間上被平均化,讓細胞感受到類似「自由落體」的狀態 。
常見的設備包括
⭐Clinostar 、
⭐隨機定位儀 (Random Positioning Machine, RPM) 以及
⭐旋轉壁反應器 (Rotating Wall Vessel, RWV) 。這些設備讓研究人員能以較低的成本進行初步篩選與機制探討 。
重要發現:微重力如何改變癌細胞的命運?
這篇 review 整合了涵蓋腦癌、血液惡性腫瘤、肉瘤、甲狀腺癌、前列腺癌、乳癌、婦科癌症、腸胃道癌及肺癌等多種癌症的研究。一個共通且非常重要的發現是,許多癌細胞在微重力環境下會從二維貼附生長 (adherent monolayer) 轉變為三維的 #多細胞球狀體 (multicellular spheroids, MCS) 。這種 3D 結構更能 #模擬體內真實腫瘤的微環境,是極具價值的研究模型。
這些研究一致指向,微重力作為一種獨特的物理性壓力,能誘導癌細胞朝向分化程度更高、侵襲性更低的表型轉變,並揭示了許多過去未被重視的調控網路。
在這篇 review 中,作者們介紹了多種用於模擬微重力的地面設備,其中,
被視為一種在專門實驗室中常見且易於使用的研究工具。論文的圖三就展示了數種主流的 s-ug 設施,其中特別提到了由丹麥 公司開發的 系統 。
是一個整合了培養箱的先進系統,它能為細胞提供穩定且精確控制的 3D 培養環境,非常適合進行本篇綜述中所提及的癌細胞球狀體 (spheroids) 形成與相關的體學研究。透過這類設備,研究人員可以在自己的實驗室中,可靠地重現微重力對癌細胞的影響,進行藥物篩選或基礎生物學機制的探討,是連接地面研究與太空實驗的重要橋樑。
微重力下的癌症研究不僅僅是為了太空人的健康,它更為地球上的我們提供了一個前所未有的視角來重新審視癌症。透過 Omics 技術的強力解析,我們得以窺見癌細胞在脫離重力枷鎖後的真實樣貌與脆弱之處。
在實驗室中,要如何重現這樣的尖端研究呢?
作為 的台灣代理商,我們致力於將這項創新的 3D 細胞培養技術帶給本地的研究社群。論文中提到的 CLINOSTAR™ 系統,正是實現高品質、可重複性模擬微重力細胞培養的利器。它不僅能幫助您培養出更接近體內真實情況的 3D 腫瘤球狀體,更是進行藥物開發、抗藥性研究及探索癌症新機制的強大平台。
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Reference: Graf, J.; Schulz, H.; Wehland, M.; Corydon, T.J.; Sahana, J.; Abdelfattah, F.; Wuest, S.L.; Egli, M.; Krüger, M.; Kraus, A.; et al. Omics Studies of Tumor Cells under Microgravity Conditions. Int. J. Mol. Sci. 2024, 25, 926.