人体每个器官都依赖于细胞精密的排列结构。例如，肝细胞、肾细胞及其各自的支持组织必须处于正确的位置，器官才能正常运作。
再现这种细胞组织结构已成为生物打印领域最大的挑战之一，科学家们用活细胞作为“墨水”，逐层构建生物结构。
有趣的是，国际空间站（ISS）上的一项新实验表明，微重力或许有助于解决这一难题的其中一部分。
总部位于加利福尼亚州的Auxilium Biotechnologies公司利用一台轨道生物打印机，在太空中成功制造出含有人类肾脏、肝脏和软骨细胞的组织，这是已知首次在地球之外制造出肾脏和肝脏组织。
“在国际空间站上成功生物打印出活的肝脏和肾脏组织，标志着再生医学迈出了重要一步，”北卡罗来纳州维克森林再生医学研究所所长安东尼·阿塔拉是研究人员之一，他表示。
尽管此次任务并未制造出可供移植的器官，但它表明微重力有助于让细胞更均匀地分布在打印出的组织中，这是在太空中制造活体组织及其他复杂生物结构的重要一步。
为什么研究人员转向太空来解决地球上的一个难题
过去十年，生物打印技术发展迅速，这让人们看到了希望——科学家最终能够为再生医学、疾病研究和药物测试制造出组织。然而，有一个障碍始终难以克服，而且出乎意料地顽固：重力。
当细胞和微小颗粒被混合到一种生物墨水中时，重力会让它们随着时间过去而漂移、沉降。这种漂移和沉降会导致有些区域细胞扎堆，而另一些区域细胞太少。
这个道理就像蓝莓在松饼面糊烘烤之前会沉到底部一样。但在活体器官里，不同类型的细胞必须待在非常精确的位置上。如果这些细胞分布不均，或者跑到了错误的位置，组织就可能没法正常发挥作用。
Auxilium的研究人员最初是在开发神经修复植入物时遇到这个难题的，目前已有多个版本的植入物在进行临床试验。
该公司希望含药颗粒能在整个植入物里均匀分布，这样正在愈合的神经就能持续获得再生化合物。由于这些颗粒在地球重力下容易沉降，该公司开始研究：在微重力环境下，是不是能更好地控制它们的位置。
为了减少重力沉降的影响，Auxilium于2024年将其AMP-1轨道生物打印机送往国际空间站。最新的任务把这项工作从医疗植入物拓展到了组织制造。
维克森林再生医学研究所（WFIRM）的研究人员提供了肾脏和肝脏细胞以及组织设计方案，而Auxilium团队则提供了能够在微重力环境下制造组织的轨道制造平台。
在单次任务中打印多种组织和医疗产品
在任务期间，Auxilium的AMP-1生物打印机在国际空间站上使用含有活细胞的专用生物墨水打印出肾脏、肝脏和软骨组织。
“我们首次在太空成功生物打印了肾脏和肝脏组织，证明复杂的生物产品可以在太空中制造，”Auxilium公司首席执行官雅各布·科夫勒表示。
工程师通过舱载摄像头从地球监控打印机，并可在必要时上传新指令，使他们能够在任务期间调整打印操作。
该公司还称，这是首个能在太空轨道上运行的可扩展、多产品生物制造平台演示。
以往的太空制造演示大多只做单一产品或概念验证实验，这次不一样。这次任务证明，一个自主平台在同一次运行中就能生产出多种组织和可植入医疗产品。
“我们还在这次任务里，用同一个制造平台生产了软骨组织和28个神经修复植入物，”Koffler补充道。
这些组织和植入物随AXLM-3任务返回地球，这次飞行是NASA的SpaceX CRS-34任务的一部分。飞船于2026年6月17日在加州海岸附近落入海中。
迈出了有希望的一步，但可移植器官还很遥远
科学家目前正在分析带回的样本，以进一步了解微重力对组织质量和细胞排列的影响。
然而，尽管取得了这一里程碑式的进展，科学家们距离在轨道上打印出功能完整的替代器官还差得远。此次任务中制造出的结构是实验用的组织，而非适合移植的完整器官。
因此就目前而言，这一成就充其量只能算是早期的一步，还谈不上医学上的突破。太空制造的组织未来用于患者还得等好几年，研究人员还得证明它比地面生产方法到底强在哪儿。
尽管如此，这些结果有力地说明，在制造过程中消除重力的影响可能有助于解决让细胞老老实实待在该待的地方的问题。
“在国际空间站上实现的均匀细胞分布，让我们看到了在太空制造医疗器械和组织的切实可能，”WFIRM主任安东尼·阿塔拉说。
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