Sekret wydajnej produkcji dużych ilości komórek macierzystych może leżeć w warunkach kosmicznych bliskich zerowej grawitacji. Naukowcy z Cedars-Sinai odkryli, że mikrograwitacja może przyczynić się do postępu w ratowaniu życia na Ziemi, ułatwiając szybką masową produkcję komórek macierzystych.
Nowy artykuł badawczy prowadzony przez Cedars Sinai i opublikowany w czasopiśmie peer-review Raporty o komórkach macierzystych, podkreśla kluczowe możliwości omawiane podczas sympozjum „Biofabrication in Space 2020” w celu rozszerzenia produkcji komórek macierzystych w kosmosie.
Biofabrykacja — rodzaj produkcji komórek macierzystych, w której wykorzystuje się materiały biologiczne, takie jak drobnoustroje, do produkcji biomateriałów i materiałów odpowiednich do zastosowań przedklinicznych, klinicznych i terapeutycznych — może być bardziej produktywny w warunkach mikrograwitacji.
„Odkryliśmy, że loty kosmiczne i mikrograwitacja są pożądanymi miejscami do bioprodukcji, ponieważ nadają tkankom biologicznym i procesom biologicznym szereg bardzo specjalnych właściwości, które mogą pomóc w masowej produkcji komórek lub innych produktów w sposób, w jaki nie bylibyśmy w stanie na Ziemi” – powiedział biolog. Dr Arun Sharma zajmujący się komórkami macierzystymi jest naukowcem i szefem nowego laboratorium badawczego w zarządzie Instytutu Medycyny Regeneracyjnej Cedaru Synajskiego, Instytutu Serca Smidta i Wydziału Biomedycyny Nauki.
„Ostatnie dwie dekady były świadkami niezwykłych postępów w medycynie regeneracyjnej i ogromnych postępów w technologiach kosmicznych, które otworzyły nowe możliwości dostępu do przestrzeni kosmicznej i jej komercjalizacji” – powiedział.
Według artykułu Cedars-Sinai uczestnicy sympozjum poświęconego wirtualnej przestrzeni, które odbyło się w grudniu, zidentyfikowali ponad 50 potencjalnych możliwości biznesowych w zakresie prowadzenia działalności w zakresie bioprodukcji w kosmosie. Najbardziej obiecujące produkty dzielą się na trzy kategorie: modelowanie chorób, bioprodukcja i produkty pochodzące z komórek macierzystych.
Pierwsza, modelowanie choroby, jest wykorzystywana przez naukowców do badania chorób i możliwych metod leczenia poprzez replikację w pełni funkcjonalnych struktur — czy to przy użyciu komórek macierzystych, organelli (miniaturowych trójwymiarowych struktur wyhodowanych z ludzkich komórek macierzystych, które przypominają ludzką tkankę), czy innych tkanek.
Badacze odkryli, że gdy ciało było wystawione na warunki niskiej grawitacji przez dłuższy czas, doświadczało przyspieszonej utraty masy kostnej i starzenia się. Opracowując modele chorób oparte na przyspieszonym procesie starzenia, naukowcy mogą lepiej zrozumieć mechanizmy procesu starzenia i progresji choroby.
„Ta praca może nie tylko pomóc astronautom, ale może również doprowadzić nas do produkcji preparatów kości lub mięśni szkieletowych, które można zastosować w chorobach takich jak osteoporoza i inne formy przyspieszonego starzenia się kości i zaniku mięśni, których doświadczają ludzie na Ziemi” – powiedział Sharma. … , który jest autorem korespondencyjnym artykułu.
Innym tematem gorąco dyskutowanym na sympozjum jest biofabrykacja, która wykorzystuje procesy produkcyjne do wytwarzania materiałów, takich jak tkanki i narządy. Druk 3D jest jedną z podstawowych technologii biofabrykacji.
Głównym problemem związanym z produkcją tych substancji na Ziemi jest gęstość wytworzona przez grawitację, która utrudnia ekspansję i wzrost komórek. Bez grawitacji i gęstości w kosmosie naukowcy mają nadzieję, że będą mogli wykorzystać druk 3D do drukowania unikalnych kształtów i produktów, takich jak organelle lub tkanka serca, w sposób, którego nie da się odtworzyć na Ziemi.
Trzecia kategoria dotyczy produkcji komórek macierzystych i zrozumienia, jak na niektóre z ich podstawowych właściwości wpływa mikrograwitacja. Niektóre z tych właściwości obejmują siłę lub zdolność komórki macierzystej do samoodnowy oraz różnicowanie, zdolność komórek macierzystych do przekształcania się w inne typy komórek.
Zrozumienie niektórych skutków lotów kosmicznych na komórki macierzyste może doprowadzić do lepszych sposobów wytwarzania dużej liczby komórek przy braku grawitacji. Naukowcy z Cedars-Sinai wyślą komórki macierzyste w kosmos na początku przyszłego roku, we współpracy z NASA i prywatnym wykonawcą Space Tango, aby sprawdzić, czy możliwe jest wyprodukowanie dużych partii w środowisku o niskiej grawitacji.
„Podczas gdy wciąż jesteśmy w fazie eksploracyjnej niektórych z tych badań, nie jest to już sfera science fiction” – powiedział Sharma. „W ciągu najbliższych pięciu lat możemy zobaczyć scenariusz, w którym znajdziemy komórki lub tkanki, które można wytworzyć w sposób, który nie jest możliwy na Ziemi. I myślę, że to bardzo ekscytujące”.
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
