Ludzkie serce kurczy się w kosmosie, ale naukowcy odkryli, że miniserca wyhodowane z ludzkich komórek macierzystych kiełkują w kosmosie znacznie szybciej niż w laboratoriach na Ziemi.
Dziwne rzeczy dzieją się z sercami astronautów mikrograwitacja. Bez poczucia góry i dołu przepływ krwi w organizmie ulega zmianie. Więcej płynu gromadzi się w głowie i nagle jest go mniej nie tylko w nogach, ale także w samym sercu. Nie trzeba napierać ciała na opór powagaserce kurczy się, słabnie, a nawet zmienia swój kształt, stając się bardziej okrągłe.
„Z jednej strony mamy rzeczy, które już wcześniej powstały, a które są wystawione na działanie niskiej grawitacji i potencjalnie ulegają zniszczeniu i słabnięciu w miarę wystawienia na działanie mikrograwitacji” – powiedział Sharma. „Z drugiej strony, w kosmosie tak naprawdę robisz te rzeczy od zera. Możliwe, że proces produkcji ułatwia niska grawitacja”.
Sharma, który od 2016 roku wysyła na ISS eksperymenty na komórkach serca, przedstawił na ISS wyniki najnowszych prac swojego zespołu 46. Doroczne Spotkanie i Sesje Naukowe Międzynarodowego Towarzystwa Transplantacji Serca i Płuc w Toronto, 25 kwietnia.
W ciągu ostatnich pięciu dekad badacze nauczyli się, jak stworzyć człowieka komórki macierzyste wyrastają na organoidy ludzkiego serca — zasadniczo proto-serca zbudowane z samoorganizujących się, skupionych komórek serca, które zaczynają zachowywać się jak prawdziwe serce. Komórki macierzyste to uniwersalne komórki występujące w ludzkich płodach, które w miarę rozwoju organizmu dziecka mogą przekształcić się w dowolny rodzaj komórek ludzkich. Komórki macierzyste można również poddać inżynierii wstecznej w laboratoriach, pozyskując je z dorosłej skóry lub komórek krwi. Dzięki dodaniu odpowiednich białek we właściwym czasie te komórki macierzyste można pobudzić do wzrostu w laboratorium w bijące, trójwymiarowe organoidy serca w ciągu zaledwie kilku tygodni.
Sharma powiedział, że aby stworzyć te miniserca na dużą skalę, naukowcy wykorzystują bioreaktory, które skutecznie naśladują mikrograwitację.
„Używamy tak zwanych bioreaktorów zawiesinowych, które wywierają siłę [the heart cells] unosić się w powietrzu” – powiedziała Sharma. „Komórki uwielbiają hodować się w ten sposób. Aby jednak zmusić je do zawieszenia, zazwyczaj trzeba je obrócić i wprowadzić jakąś siłę, którą komórki mogą wyczuć. A nie lubią, gdy ktoś zawsze jest w ten sposób niespokojny”.
Jednak w kosmosie unoszenie się odbywa się naturalnie, bez niewygodnego mieszania. I wydaje się, że komórki to uwielbiają.
„Zaobserwowaliśmy bardzo znaczący wzrost produkcji organoidów” – powiedział Sharma. Odmówił jednak określenia, o ile więcej organoidów sercowych wyprodukowały eksperymenty kosmiczne w porównaniu z reaktorami naziemnymi, ponieważ wyniki nie zostały jeszcze opublikowane.
„Mogę powiedzieć, że skala produkcji jest naprawdę imponująca” – stwierdził. „Tylko liczba organoidów, które możemy wytworzyć w ten sposób”.
Wysłanie rzeczy w przestrzeń kosmiczną jest oczywiście kosztowne, ale Sharma uważa, że w przyszłości będą to organoidy lub tkanka serca Wydrukowane w przestrzeni kosmicznej w technologii 3D można zastosować, aby pomóc pacjentom z uszkodzeniem serca oczekującym na przeszczep serca.
Nie zastosowano jeszcze żadnych wyhodowanych w kosmosie proto-serc u ludzi i jak dotąd nie planuje się żadnych testów, powiedział Sharma. Naukowcy testują obecnie fragmenty mięśnia sercowego wykonane z indukowanych ludzkich komórek macierzystych poddanych bioinżynierii Ziemia aby ułatwić życie pacjentom z uszkodzeniem serca. Ludzkie serce nie jest w stanie samodzielnie naprawić uszkodzonych mięśni, dlatego potrzebna jest pomoc z zewnątrz. Opierając się na wynikach najnowszych badań, Sharma uważa, że naszywki i organoidy wykonane w kosmosie mogą być najwyższej jakości.
„Środowisko mikrograwitacji oferuje potencjał do tworzenia grubszych, solidniejszych plam, mniej podatnych na zapadanie się pod wpływem grawitacji po powrocie na Ziemię” – powiedział.
Ze względu na przepisy może minąć wiele lat, zanim wyhodowane w kosmosie miniserca dotrą do testów na ludziach. Sharma uważa, że organoidy zostaną najpierw wykorzystane do testowania nowych leków na choroby serca.
Choroba serca to A główną przyczyną przedwczesnej śmierci na całym świecie. Co roku miliony ludzi na całym świecie umiera z powodu chorób serca. Terapie komórkami macierzystymi, które regenerują uszkodzony mięsień sercowy, należą do najbardziej obiecujących innowacyjnych terapii na horyzoncie.
Zespół Sharmy planuje wysłać więcej eksperymentów z komórkami serca na stację kosmiczną na pokładzie NASA SpaceX CRS-35 zaopatrzeniową, której start zaplanowano nie wcześniej niż w sierpniu.
