首次将人源肝脏类器官/肝癌类器官送入太空，北京基尔比微重力培养可提供新的研究视角

2026年5月24日，长征二号F遥二十三运载火箭搭载神舟二十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功升空，在这艘飞船舱内，有一个特殊的“乘客”——由海军军医大学王红阳院士团队牵头、国家肝癌科学中心等共同研发的人源肝脏类器官和肝癌类器官芯片。这是国际上首次开展的在轨人源肝脏类器官与人源肝癌类器官研究，标志着我国航天医学与肝脏再生研究迈入了“空间时代”。从苍穹之上到实验室之内，微 重 力 环 境 正以“天选之地”的独特条件，为肝脏类器官研究开辟前所未有的视角。

一、肝脏类器官为何需要“上天”？

肝脏是人体内功能最为复杂的实质性脏器之一，承担着代谢、解毒、蛋白合成和免疫调节等数百种生理功能。然而，传统的二维细胞培养模式——将肝细胞平铺在培养皿底部——无法再现肝脏的三维组织结构、细胞极性和血流剪切力等关键力学微环境。

近年来，类器官技术的兴起打破了这一局限。肝脏类器官依托特异的体外培养技术，在三维空间构建出模拟人体肝脏细胞组成与生长特性的微组织结构，能够在体外高保真地还原正常肝脏及癌变肝脏的部分生物学功能。

然而，即便在地面最先进的三维培养系统中，重力带来的自然沉降效应仍然是一个不可忽视的干扰因素。在1g重力条件下，细胞会因自身重量而沉积于培养容器底部，这一趋势与体内细胞悬浮于组织液中的力学环境存在本质差异。微重力环境恰好消除了重力沉降的影响，使细胞能够在近乎失重的状态下自由悬浮、自我组织，形成更接近体内真实状态的三维结构。

空间站提供的长期、稳定的微重力环境，使得细胞得以摆脱重力的束缚，在太空中“悬浮生长”。正如上述空间站项目所述，这项研究将依托中国空间站实验平台开展天地并行微重力试验，利用太空悬浮生长优势优化肝脏、肝癌微组织的体外培育体系。这种“悬浮生长”的优势背后，蕴含着多个层次的全新研究视角。

 

 

 

二、微重力环境提供的四大全新视角

视角一：从二维到三维——真实器官构造的物理基础

在地面培养中，肝细胞的极性形成始终受到重力的干扰——细胞会倾向于平铺在基板上生长，难以自发建立胆管面和血管面的定向排列。而在微重力环境中，细胞不再受重力沉降的束缚，能够更自由地在三个维度上扩展、迁移和排列。

研究表明，在微重力条件下培养的肝细胞能够形成具有极性和功能分区的类肝组织，更逼真地模拟肝脏的生理功能。这意味着，科学家可以在太空中获得与人体肝脏结构相似度更高的类器官模型，从而更准确地研究肝细胞的发育、分化以及细胞间复杂的信号传导网络。

视角二：发现微重力影响肝脏的“分子密码”

除了提供优越的三维培养条件，微重力本身也是一个独特的生物学“干预变量”。人体在长期空间驻留过程中，肝脏代谢功能会发生显著变化，其中最为突出的是脂肪肝倾向的增加。

此次神舟二十三号任务中的一个重要科学实验——“空间生物相分离对脂质代谢的影响”——正是从相分离的角度认识微重力影响肝细胞脂质代谢的分子机制。中国科学院力学研究所副研究员李宁指出，肝脏本身就是力学微环境非常复杂的器官，空间微重力是一种特殊的力学环境，其变化对肝脏细胞的功能有着极强的调控作用。通过分析微重力环境下肝细胞生理功能的变化，科研团队有望揭示微重力环境影响肝细胞演化发育的关键分子网络。

视角三：加速肿瘤进展与药物反应的“加速器”

在轨研究的一个重要方向是利用微重力加速病理过程的特性，对肝脏肿瘤进行“加压测试”。研究表明，微重力环境可以加速某些疾病在类器官模型中的进展速度。这意味着，原本在地面上需要数周甚至数月才能显现的肝脏肿瘤演化过程，在太空中可能被压缩到更短的时间窗口内，从而让科学家以“快进模式”观察肝癌的发生、发展和耐药机制的涌现。上述空间站项目明确指出，这项研究将解析微重力环境影响肿瘤药物敏感性的潜在分子机制，并优化基于类器官体系的体外药物反应性评估模型，建立更接近体内生长环境的药物评价体系。

视角四：兼顾航天员健康与地面肝病治疗的“双向赋能”

研究的最终目标呈现出鲜明的“双向赋能”特征。一方面，它将为航天员长期在轨健康防护积累重要的生物学基础数据——毕竟，随着中国空间站的持续运营和未来深空探测任务的推进，航天员的肝脏健康保障将成为不容忽视的课题。

另一方面，借助太空这一特殊环境，科学家可以探索解析肝脏病变的演化规律，为地面肝病机制研究、临床诊疗方案优化以及新药研发搭建全新技术平台。类器官技术与微重力环境的结合，正在将航天医学的成果“反哺”到地球上的肝病防治实践中。

三、地面的“太空实验室”：Kilby Gravity 微重力培养系统

太空实验固然珍贵且不可替代，但其高昂的成本、有限的实验频次以及复杂的操作条件，使得绝大部分研究工作无法直接在空间站上完成。正是在这一现实背景下，能够在地面模拟微重力环境的培养系统应运而生。

北京基尔比生物科技公司研发的Kilby Gravity微重力培养系统，能够在地面实验室中模拟太空微重力环境。其核心技术是通过精确控制旋转矢量，创造出低剪切力环境，使细胞能够自发聚集形成三维结构。该系统基于“三维随机旋转重力矢量分散机制”，通过双轴独立控制的旋转系统，使培养容器内的重力矢量在空间中快速随机化，从而实现对真实微重力环境的精确模拟。

其一，多功能集成与实时监控能力。设备内置传感器，可实时监控可视化重力水平，精确度可达±0.001G。科研人员可以实时采集并了解模拟环境重力的精确变化，从而精确控制实验条件。

其二，紧凑设计与灵活适配。旋转器主体采用紧凑设计，可直接放入标准CO₂培养箱中，维持细胞培养所需的温湿度和气体环境，为细胞提供一个封闭、稳定的生长空间。

其三，多重力环境模拟能力。该系统不仅能模拟10⁻³G级别的太空微重力环境，还能调整参数以模拟月球重力（0.17G）、火星重力（0.38G）以及超重力环境，为比较研究提供了广阔的可能。

其四，低剪切力保护细胞完整性。微重力培养系统通过精确控制旋转矢量，创造出低剪切力环境，有效减少了传统培养方式中机械搅拌和液体流动对细胞造成的物理损伤，能够维持细胞的正常生理状态，提高细胞培养的质量和稳定性。

北京基尔比Kilby Gravity微重力培养系统已在众多国家级科研机构中得到广泛应用。中科院（包括中国科学院上海有机化学研究所，动物研究所等多个院所）已多次采购该系统；上海交通大学，哈尔滨工业大学采购并完成安装调试，借助该系统深入探索微重力对干细胞分化、脑类器官芯片、研究骨重塑等生命过程的影响；教育部深空探测联合研究中心、中国中医科学院中药研究所等权威机构也已引入该系统。在应用领域方面，该系统涵盖3D类器官培养、干细胞分化、组织工程构建、高通量药物筛选、航天员健康评估、作物种子筛选等多个方向，充分展现了其作为通用型研究平台的价值。

在航天医学研究中，该系统的价值尤为突出。例如，Kilby Gravity微重力培养系统可助力研究者在微重力条件下证实骨去神经支配现象，同时观察到神经递质信号传导失衡，为微重力对“脑—骨轴”的影响提供了全新的实验证据。

四、从太空到实验室：天地协同的研究闭环

地面模拟系统则承担着“低成本、高通量”的前期筛选任务——在大规模药物筛选、条件优化和机制验证中发挥不可替代的作用。

从更宏观的视角看，从太空到地面实验室这种协作模式正是现代航天医学与再生医学研究的高效范式。正如国际综述研究所指出的，空间飞行提供了一个深刻影响干细胞生物学的独特环境，而干细胞来源的类器官和太空组织模型正在为发育、疾病和衰老机制提供重要见解。微重力环境有望改善多细胞球体、组织和类器官的形成，为太空旅行、移植、药物测试和个性化医疗带来未来突破。

重力，是地球上所有生命演化的永恒背景，也是地面上所有生物学实验无法回避的预设条件。当科学家将肝脏类器官送入太空，他们做的不仅是一次航天搭载实验，更是将重力本身从“实验背景”转变成“实验变量”。微重力环境为肝脏类器官研究打开了一扇全新的大门——它不仅让细胞得以在真正无沉降的环境中以最自然的方式构建三维组织，更让科学家拥有了一个前所未有的“加速器”，得以在更短的时间内观察肝病进展、筛选有效药物、揭示力学信号如何调控生命活动。在微重力这个“天选之地”上，从地面模拟到真实空间，一个肝脏类器官研究的崭新时代，正在拉开帷幕。

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参考文献

[1] 王红阳院士团队成果首登太空，完成这项航天医学实验！医学界，2026年6月5日

[2] Mozneb M, et al. Stem cell research in space: Advancing regenerative medicine beyond Earth. Cell Stem Cell, 2025, 32(10): 1491-1508.

[3] Wehland M, et al. Cellular response in three-dimensional spheroids and tissues exposed to real and simulated microgravity: a narrative review. npj Microgravity, 2024, 10: 102.

北京基尔比Kilby Gravity 微重力干细胞微环境 通过模拟太空低重力条件，为3D细胞类器官培养提供了更接近体内真实环境的力学和生物化学条件，有助于培养出生长更快、功能更成熟、应激更低的类器官模型。

 

附：

北 京 基 尔 比 生物 科技公司 主营产品：

AnimFree 体外类器官气溶胶暴露装置

Kirkstall 3D细胞类器官串联式自动灌流系统，

BiomimX uBeat®多功能动态器官芯片系统

Kilby Gravity 微重力旋转细胞类器官培养系统RCCS，

动植物/微生物等地面重力环境模拟装置【可以定制】，

Kilby Bio 高通量类器官精密摇摆仪