生产制造商北京基尔比微重力培养系统：微重力暴露可诱导软骨细胞代谢重编程

 

一、关键词（Keywords）

微重力（microgravity）、软骨细胞（chondrocyte）、代谢组学（metabolomics）、骨关节炎（osteoarthritis）、软骨退化、模拟微重力、LC-MS、北京基尔比生物研制生产Kilby Gravity 微重力旋转生物反应器、太空医学、组织工程

骨关节炎（OA）是最常见的退行性关节疾病，影响全球超5亿人。微重力环境（如太空）显著减少关节机械负荷，可能导致软骨退化，增加OA风险。目前缺乏对微重力如何影响软骨细胞代谢机制的深入了解。

 

• 研究目的：

利用3D封装软骨细胞模型，模拟软骨微环境，研究短期微重力暴露对软骨细胞代谢的影响。

探索微重力是否诱导与OA早期相关的代谢变化，为评估相关骨关节炎（OA）风险提供依据。

🧬 二、研究方法

1. 细胞模型与实验设计

使用人软骨肉瘤细胞系 SW1353，封装在琼脂糖水凝胶中（模拟软骨周围细胞外基质硬度）。

模拟微重力组（SM）：使用旋转式生物反应器模拟微重力，持续4天。

对照组（Ctrl）：在正常重力下培养。

2. 检测手段

• 细胞活性检测：Calcein-AM/PI染色，确认细胞存活率 >90%。
• 代谢组学分析：
• 使用液相色谱-质谱联用（LC-MS）进行非靶向代谢组学分析。分析对象包括细胞本体和培养基。数据处理使用MetaboAnalyst，进行PCA、PLS-DA、OPLS-DA等多变量统计分析。

制造商北京基尔比微重力培养系统

🔍 三、主要发现

1. 代谢特征显著变化

• 共检测到 1205个代谢特征，其中 497个显著差异（FDR < 0.05）。
• 模拟微重力诱导了氨基酸代谢、核苷酸代谢、能量代谢、谷胱甘肽代谢等多个通路的显著变化。

2. 关键代谢通路扰动（OPLS-DA VIP > 1）

3. 与OA早期代谢特征一致

SM组中观察到的代谢变化与早期OA患者滑液中的代谢特征高度相似。包括：氨基酸代谢紊乱、能量代谢下降、抗氧化能力减弱（谷胱甘肽减少）等。

⚠️ 四、研究结论与意义

短期微重力暴露即可诱导软骨细胞代谢重编程，表现为：

• 合成代谢（如ECM合成）减弱；
• 能量需求下降；
• 抗氧化防御能力下降；
• 代谢特征与早期OA高度一致。
• 提供了首个3D封装软骨细胞在微重力下的代谢组学图谱；
• 为理解太空环境中软骨退化机制提供新线索；
• 有助于开发早期诊断OA的生物标志物；
• 对未来长期太空任务中宇航员骨骼肌肉系统健康监测具有指导意义。

由于太空实验成本高昂且机会资源稀缺，地面微重力模拟系统成为重要的替代方案。通过北京基尔比生物科技公司研制生产的Kilby Gravity 微重力培养系统，科学家能够在地球实验室中复现微重力效应。模拟生物在太空中的生长状态，为研究生物适应机制提供了可控的实验条件。

附：

北 京 基 尔 比 生物科技公司主营产品：

Kilby 多通道旋转细胞培养系统（RCCS），

Kilby Gravity 微超重力三维细胞培养系统，

动植物/微生物等地面重力环境模拟装置【可以定制】，

Kilby Bio类器官摆动式精密灌注摇床，

Kirkstall Quasi Vivo 类器官3D串联芯片灌注培养系统