細胞培養(yǎng)技術有兩個科學目標，一是生物制藥，利用某種特定細胞在生長、繁殖過程中的代謝分泌產(chǎn)物，研發(fā)預防和治療某些疑難疾病的特效藥物。二是從細胞學角度認識生命過程，乃至探索人造生物器官、生物部件，調(diào)控生物正常生長過程和再生過程等，服務于現(xiàn)代醫(yī)學中的組織修復治療，提高人類的健康水平。

　　在地面研究中發(fā)現(xiàn)，從人體組織中分離的離體正常細胞只能二維、平面地生長為細胞單層，具有“接觸抑制性”。換句話說，在地面上，離體細胞只能二維、平面地生長，很難實現(xiàn)體外培養(yǎng)一個可供使用的生物組織器官，這限制了生物技術組織工程的實用化發(fā)展。而在空間實驗中發(fā)現(xiàn)，微重力環(huán)境下，細胞生長的“接觸抑制性”趨于消失。通過設計合理的空間生物反應器，有望在空間生長出三維、立體的離體細胞和組織器官，從而提供用于組織修復的工程化組織和用于藥物篩選的腫瘤模式組織。圖1即為在模擬微重力效應條件下生長的人肝癌細胞團塊。人的身體由100多萬億個細胞組成，這些細胞構(gòu)成了各種組織，組織進一步形成了各種器官。1885年，W·魯克斯（W.Roux）用溫生理鹽水在體外培養(yǎng)分離的雞胚組織存活數(shù)月，開創(chuàng)了組織細胞培養(yǎng)的先河。近年來，國際上正在興起一門新的學科——組織工程，它標志著醫(yī)學將走出器官移植的范疇，步入制造組織器官的新時代。

　　在模擬微重力效應條件下生長的人肝癌細胞團塊

　　就像蘋果總是從樹上往下掉那樣，由于地球引力的作用，通常進行組織細胞培養(yǎng)時，培養(yǎng)物往往會自然沉降到培養(yǎng)器皿的底部，在二維方向上貼壁生長。然而，人體內(nèi)組織細胞相互間的關系是三維的或立體的，單層或二維細胞培養(yǎng)技術很難獲得與人體內(nèi)真實狀況相似或相同的組織細胞，無法實現(xiàn)由離體細胞重建組織這一構(gòu)想。

　　組織工程也稱為“再生醫(yī)學”或“人體零部件加工廠”，是運用生命科學和工程學的原理與技術，研究、開發(fā)組織器官的生物替代物，用于修復、重建和改善因病變或損傷而喪失或衰竭的組織器官的功能，其核心是動物細胞三維培養(yǎng)技術。

　　在太空，由于處于微重力環(huán)境，大大小小不同的組織細胞可以均勻懸浮，在三維方向自由生長,不會因為密度的不同導致不同的沉降速度，影響彼此間的接觸與溝通。20世紀80年代末，美國研究人員開創(chuàng)了微重力組織工程，迄今已對廣泛類群的細胞開展了空間研究，并取得了可喜的進展。2007年，以色列科學家采用三維培養(yǎng)技術研制出世界上第一顆會搏動的“微型心臟”。由此可見，細胞三維培養(yǎng)與組織工程正在不斷綻放出燦爛的花朵。

　　我國科學家在神舟號飛船上對4種細胞進行了培養(yǎng)，著重于細胞分泌產(chǎn)物的藥用價值研究和細胞組織培養(yǎng)技術研究。 由實驗結(jié)果可知，NK92細胞在空間生長得又快又好，能聚集成較地面更大的團塊。此外，我國科學家還利用地面微重力效應模擬裝置建立了軟骨、骨和肝組織等的三維培養(yǎng)模型

　　神舟號飛船上培養(yǎng)的NK92細胞團塊

　　可以預見，哺乳動物細胞和組織三維培養(yǎng)體系的成功建立，將為人類組織細胞移植提供豐富的材料，擺脫依賴人類機體移植的種種限制。有朝一日，如果有人失去了耳朵，不用擔心，科學家可以幫他重新長出一只耳朵；肝臟壞了，也可以給他安裝一個通過移植肝細胞和合成纖維制造的“新器官”；糖尿病患者無須再頻繁地注射胰島素，因為他們有了可用的生物替代“胰腺”……這不是幻想，而是在科學家的努力下正在逐步成為現(xiàn)實。