細胞生長與增殖：在微重力環(huán)境下，細胞懸浮生長，減少了貼壁依賴的接觸抑制，有利于成體干細胞的持續(xù)增殖。例如間充質(zhì)干細胞在旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)系統(tǒng)中可長期保持多能性標志物（如 Oct - 4、Nanog）的高表達，維持其干細胞特性，為干細胞的大量擴增提供了可能。

細胞分化調(diào)控：微重力可能通過調(diào)控特定通路（如 TGF - β、BMP 通路）來增強成體干細胞向目標細胞的分化效率。研究發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細胞在特定培養(yǎng)條件下，微重力可促進其向骨細胞、軟骨細胞等方向分化，且分化后的細胞具有更好的功能和活性。同時，在神經(jīng)干細胞研究中，這種培養(yǎng)方式有助于神經(jīng)干細胞分化形成具有復雜神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的組織，更真實地模擬大腦發(fā)育過程。

細胞骨架與信號通路：微重力通過調(diào)節(jié)細胞骨架（如微管重組），可能激活特定信號通路（如 YAP/TAZ），影響干細胞的自我更新與分化平衡。以間充質(zhì)干細胞為例，模擬微重力培養(yǎng)可使神經(jīng)發(fā)育相關(guān)基因（如 CXCR4）上調(diào)，增強其向損傷部位的遷移與存活能力。

細胞間相互作用：微重力三維培養(yǎng)系統(tǒng)為成體干細胞創(chuàng)造了更有利于細胞間通訊和相互作用的環(huán)境。細胞可以通過分泌細胞因子、外泌體等物質(zhì)進行信息傳遞，這種相互作用在三維空間中更為充分和復雜。如在造血干細胞研究中，三維培養(yǎng)下的造血干細胞與支持細胞之間的相互作用增強，能夠更好地維持造血干細胞的自我更新和分化能力。

避免細胞衰老和凋亡：在傳統(tǒng)培養(yǎng)環(huán)境中，干細胞易因機械應力、營養(yǎng)供應不均等因素出現(xiàn)衰老和凋亡現(xiàn)象。而微重力三維細胞培養(yǎng)系統(tǒng)通過改變細胞的生長環(huán)境，減少了這些不利因素的影響。實驗表明，在微重力三維培養(yǎng)下的干細胞，其端粒長度維持較好，細胞周期調(diào)控相關(guān)基因表達更穩(wěn)定，能夠在較長時間內(nèi)保持干細胞的特性和功能。