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机体暴露于微重力下会导致严重的生理反应异常，如骨质流失，心血管功能降低，创伤愈合缺陷以及免疫功能受损。长期的空间飞行会引起一系列组织再生问题，如骨生成，淋巴生成和造血过程等。鉴于干细胞在组织再生中的重要作用，微重力对细胞尤其是干细胞功能的影响已是空间生命科学研究的热点问题。造血干细胞（Hematopoietic stem cell，HSC）主要负责整个生命周期的血细胞更新即造血，包括生成所有髓系细胞和淋巴系细胞。有研究发现空间微重力条件下，外周血红细胞形态发生改变且数量减少，淋巴细胞数量减少及功能抑制。但是，微重力是否作用于造血干细胞并影响其数量和功能，目前相关研究甚少。 我们开展了模拟微重力和空间微重力对造血干/祖细胞(hematopoietic stemand progenitor cell，HSPC)增殖的研究。在模拟微重力和正常重力条件下对小鼠造血干/祖细胞进行增殖培养12天，观察细胞形态和数量并检测其增殖能力和RNA表达谱。研究发现，与正常重力条件下的细胞相比，模拟微重力条件下增殖12天的HSPCs细胞数量、克隆数显著减少;KI67检测显示模拟微重力条件下处于增殖状态的细胞比例显著减低。同时，细胞周期检测结果和细胞周期蛋白的mRNA表达水平显示，模拟微重力条件抑制细胞进入G1/S期。通过RNA-seq分析发现模拟微重力条件可以导致细胞增殖相关的基因表达水平显著下调。我们将增殖12天的细胞继续向巨噬细胞定向诱导分化，检测巨噬细胞比例和巨噬细胞特异分子的mRNA水平，结果发现，与正常重力相比，模拟微重力条件下增殖的HSPCs向巨噬细胞分化能力增强，但分化而来的巨噬细胞的功能降低。同时，对空间微重力和地面对照条件下增殖12天的HSPCs，观察细胞形态并统计数量，发现造血干/祖细胞在空间飞行过程中增殖的数量低于地面对照。空间飞行12天后，对实验样品回收并进行细胞增殖分析和RNA表达谱分析。结果发现，空间飞行后HSPCs KI67阳性率低于地面对照;RNA-seq结果显示，在增殖培养条件下，空间飞行能够抑制增殖相关基因的表达水平。因此，模拟微重力和空间微重力在增殖培养条件下均能抑制HSPCs的增殖。 此外，我们开展了模拟微重力和空间微重力对造血干/祖细胞分化的研究。在模拟微重力和正常重力条件下对小鼠造血干/祖细胞进行定向诱导分化12天，分析细胞数量和巨噬细胞阳性率并检测RNA表达谱。研究发现，与正常重力条件下的细胞相比，模拟微重力条件下分化12天的HSPCs细胞总数减少，巨噬细胞阳性率降低;通过RNA-seq分析发现模拟微重力条件可以导致巨噬细胞发育分化相关的基因表达水平显著下调。我们继续将模拟微重力和正常重力条件下分化而来的巨噬细胞进行极化能力分析，检测M1、M2特异表达分子的蛋白和mRNA水平，发现模拟微重力条件诱导而来的巨噬细胞偏向M2型，M1型极化能力显著降低。同时，空间微重力和地面对照分化培养条件下的实验结果显示，空间飞行12天后，对回收的实验样品进行巨噬细胞比例检测和RNA表达谱分析。结果发现，分化培养的HSPCs巨噬细胞阳性率低于地面对照;RNA-seq结果显示，在分化培养条件下，空间飞行能够抑制巨噬细胞发育相关基因的表达水平。因此，模拟微重力和空间微重力在分化培养条件下均能抑制HSPCs向巨噬细胞定向分化。 综上所述，我们发现模拟微重力和空间微重力都能抑制造血干/祖细胞的增殖和定向分化;模拟微重力条件下扩增的造血干/祖细胞有更强的分化潜能;模拟微重力条件下分化而来的巨噬细胞偏向M2型，M1型极化能力减弱。该研究为进一步研究微重力对干细胞生物学功能的影响机制奠定了基础，有望推动空间生命科学和航天医学的快速发展。