Длительное пребывание в условиях микрогравитации может нанести серьезный ущерб человеческому организму, приводя к мышечной атрофии, потере плотности костей, проблемам со зрением и изменениям в сердечно-сосудистой, эндокринной и нервной системах. Однако в то же время ученые обнаружили, что микрогравитация может сыграть ключевую роль в будущем медицины. Это включает в себя биопечать в космосе, где культивированные клетки распечатываются для формирования органических тканей и органов без необходимости трансплантации. Печать в условиях микрогравитации также гарантирует, что хрупкие клеточные структуры не разрушатся из-за давления, вызванного гравитацией Земли.
Тем не менее, космическая медицина также может найти применение в исследованиях стволовых клеток, которые также выигрывают от микрогравитации. Стволовые клетки имеют бесчисленное множество применений в медицине из-за их способности быстро размножаться и дифференцироваться во множество различных типов клеток. По результатам экспериментов, проведенных на борту корабля Международная космическая станция (ISS) исследователи из клиники Мэйо во Флориде определили, что эти способности усиливаются при выращивании в космосе. Эти результаты могут иметь значительную пользу в изучении профилактики и лечения заболеваний на Земле, а также медицинских методов лечения в космосе.
Исследование провели Фэй Гани и Абба К. Зубайр, два патолога из Центра регенеративной биотерапии клиники Майо и отделения лабораторной медицины и патологии. Статья с подробным описанием эксперимента и результатов была недавно опубликована в журнале NPJ Микрогравитация. В своем эксперименте команда специально исследовала поведение нескольких типов взрослых стволовых клеток, которые отвечают за нормальный износ организма. Эти клетки часто выращиваются учеными для исследования болезней и разработки новых методов лечения.
Процесс сложный, дорогой и занимает много времени. Но, как сказал Зубайр в недавнем интервью ScienceAlert!, процесс можно упростить, выращивая их в космических лабораториях:
«Изучение стволовых клеток в космосе открыло клеточные механизмы, которые в противном случае остались бы незамеченными или неизвестными в условиях нормальной гравитации. Это открытие указывает на более широкую научную ценность этого исследования, включая потенциальное клиническое применение. Космическая среда дает преимущество росту стволовых клеток, обеспечивая более естественное трехмерное состояние для их размножения, которое очень напоминает рост клеток в человеческом организме.
Гани и Зубайр экспериментировали со многими типами взрослых стволовых клеток и для всех получили положительные результаты. Это включало общие улучшения в размножении клеток и стабильности репликации, которые продолжались и после того, как клеточные культуры были возвращены на Землю. В частности, они отметили улучшения с мезенхимальными стволовыми клетками (МСК), классом мультипотентных стромальных клеток, которые могут дифференцироваться в костные, хрящевые, мышечные и жировые клетки, что дает начало жировой ткани костного мозга, тем самым увеличивая плотность костей.
Было показано, что при выращивании в условиях микрогравитации эти клетки лучше справляются с реакциями иммунной системы и уменьшают воспаление. «Это по сравнению с двумерной культурной средой, доступной на Земле, которая с меньшей вероятностью имитирует человеческие ткани», — сказал Зубайр. «Проведенные на данный момент космические исследования — это лишь отправная точка. Возможен более широкий взгляд на применение стволовых клеток, поскольку исследования продолжают изучать использование космоса для развития регенеративной медицины».
Хотя еще предстоит провести значительный объем исследований и испытаний, эти результаты очень многообещающие и указывают на то, что стволовые клетки можно выращивать быстрее и в большем количестве в условиях микрогравитации. Гани и Зубайр уверены, что выращенные в космосе стволовые клетки помогут лечить наиболее распространенные причины смертности здесь, на Земле, включая болезни сердца, инсульт, рак и нейродегенеративные заболевания, такие как деменция, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз (РС) и латеральная амиотрофическая болезнь. Склероз (АЛС).
Дополнительная литература: ScienceAlert!, NPJ Микрогравитация
