一、核心內容整理

1. 研究背景與目標

間充質干細胞（MSCs）在再生醫學領域具有廣闊的治療潛力，但缺乏經過驗證的、可規模化擴增的貼壁培養方法，已成為軌道生物制造的主要瓶頸。傳統貼壁培養需要頻繁換液和精密液體操作，在微重力環境下尤為困難。本研究報道了從預包被微載體冷凍保存、室溫解凍，到國際空間站（ISS）擴增的全流程整合方案。

2. 核心技術方案

（1）微載體（μC）平臺

研究團隊開發了硫酸肝素-膠原蛋白（HS/COL）復合涂層微載體，通過層-層（LbL）自組裝技術制備

（2）預包被-冷凍-室溫解凍-擴增工作流

采用作者團隊此前開發的Cryo-MASCS方法（63/896,337），將預包被在微載體上的MSCs在無DMSO的血清-free培養基中冷凍保存，室溫解凍后直接進入擴增階段，大幅減少了對冷凍保護劑和手動液體交換的依賴。整個流程在封閉管系統內完成，僅需最少的宇航員干預。

3. 關鍵研究發現

（1）增殖動力學：微重力加速擴增

微重力環境下MSC增殖提前3天達到峰值，HS01/COL（低硫酸化）在所有供體和時間點中產率最高。相比之下，懸浮培養的細胞在返回后保持球形且無法增殖。

（2）分泌組：微重力增強ECM和EV分泌

ECM富集組分：HS29/COL支持的總蛋白回收；前膠原蛋白I在微重力HS29/COL樣品中顯著升高；微重力來源ECM呈現松散、橡膠狀網絡，而地面對照為片狀、排列整齊的纖維。

EV富集組分：微重力下MSC產生的囊泡產量更高、尺寸分布更窄；μC培養的囊泡濃度顯著高于懸浮對照。成功回收了攜帶完整miRNA cargo的EV。

（3）miRNA調控：基質粘附是關鍵決定因素

主成分分析（PCA）顯示，懸浮vs μC是miRNA組成的主要驅動因素，而非表面化學本身。HS/COL涂層μC：微重力與地面之間無顯著miRNA差異，表明增強的粘著斑信號緩沖了微重力應激

COL μC：miR-184和miR-619-5p在微重力下顯著調控。懸浮培養vs COL μC：miR-335-3p、let-7a-5p、miR-744-5p和miR-184在微重力下僅上調

（4）表面化學穩定性

HS/COL多層涂層在兩次凍融循環和空間站常溫孵育后保持化學特征、電荷譜和功能能力。商業COL μC在第6天附著效率降至約40%，而HS29/COL在所有條件下均持續支持高附著。

（5）分化能力：微重力誘導譜系偏向

三系分化（成脂、成骨、成軟骨）均成功實現，但出現環境驅動的譜系偏向

• 成脂分化：微重力組增強約2倍（Oil Red O吸收）

• 成軟骨分化：微重力組降低約3倍（Alcian Blue吸收）

• 成骨分化：各組間保持一致

  衰老：微重力暴露一致增加SA-β-Gal活性，HS01/COL水平

4. 研究意義

驗證了預包被微載體在ISS上支持MSC完整生命周期的可行性。為軌道生物制造提供了可規模化的貼壁細胞培養方案

揭示了微重力作為“獨特催化劑”加速增殖、豐富炎癥調節和骨骼穩態相關miRNA的作用。證明了低地球軌道（LEO）是細胞外囊泡高產量生物制造的特化環境

二、北京基爾比Kilby Gravity微重力培養系統簡述

1. 系統概述

北京基爾比生物公司研發生產的Kilby Gravity微重力培養系統，是一款地面微重力模擬設備，通過精密旋轉裝置在地面實驗室中復現太空微重力環境。該系統已被中國科學院、哈爾濱工業大學、上海交通大學（兩次復購）、中山大學、浙江大學等多家研究機構采用。

2. 核心技術原理

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中快速隨機化，實現持續的10?3g微重力環境模擬——接近國際空間站實際微重力水平-，同時支持月球重力（0.17g）、火星重力（0.38g）及超重力（2G～5G）的定制化模擬，重力監測精度高達±0.001G

3. 主要應用領域

干細胞與再生醫學：iPS細胞、ES細胞、間充質干細胞的3D微重力培養

類器官構建：促進細胞自發聚集形成三維球體或類器官

太空醫學研究：骨、肌肉、免疫功能障礙等航天醫學問題

腫瘤研究：癌細胞3D培養、藥物敏感性測試

組織工程：骨、軟骨、神經組織的3D構建

植物與微生物：空間生物育種、地外生態系統研究

北京基爾比Kilby Gravity（地面模擬）提供高可及性、高通量的微重力研究平臺，用于預篩選、機制驗證和條件優化。原文中觀察到的關鍵現象——如微重力加速增殖、HS/COL表面緩沖應激、EV分泌增強、成脂vs成軟骨譜系偏向等——可在Kilby Gravity系統中進行地面模擬驗證和規?；A研。這為地面-軌道聯動的微重力研究提供了完整的技術鏈條。

附：

北 京 基 爾 比 生物 科技公司 主營產品：

AnimFree 體外類器官氣溶膠暴露裝置

Kirkstall 3D細胞類器官串聯式自動灌流系統，

BiomimX uBeat®多功能動態器官芯片系統

Kilby Gravity 微重力旋轉細胞類器官培養系統RCCS，

動植物/微生物等地面重力環境模擬裝置【可以定制】，

Kilby Bio 高通量類器官精密搖擺儀