Кредит: Pixabay/CC0 Public Domain
Институт сердечно-сосудистых исследований горы Синай впервые отправляет в космос биоинженерные клетки и микроткани сердечной мышцы человека в рамках 29-й миссии НАСА по коммерческому снабжению грузов SpaceX, которая стартовала в четверг, 9 ноября. Миссия «SpaceX CRS-29» отправляет научные исследования на Международную космическую станцию (МКС), где образцы пробудут примерно 30 дней, а затем вернутся на Землю.
С помощью этого эксперимента исследователи из Медицинской школы Икана на горе Синай стремятся лучше понять, как клетки сердечной мышцы или кардиомиоциты адаптируются к экстремальным биологическим стрессам и как микрогравитация и другие особенности космических путешествий влияют на функцию кардиомиоцитов. Полученные результаты помогут ученым найти лучшие способы изучения биологии сердечных клеток в будущих космических экспериментах.
Понимание возможностей и ограничений таких клеток сердца для выживания не только важно для здоровья астронавтов, но и является первым шагом на пути к будущим усилиям в области космической тканевой инженерии, производства органоидов и биопечати, которые являются важными игроками в развивающейся экономике. биопроизводства в условиях микрогравитации, известной как низкая околоземная орбита.
Mount Sinai сотрудничает с Space Tango для проведения этого эксперимента. Space Tango обеспечивает доступ к микрогравитации для целей исследований и разработок на МКС. Space Tango будет управлять тканями горы Синай, которые будут запечатаны в отдельные небольшие экспериментальные контейнеры, называемые криопробирками, и помещены в более крупную камеру содержания, известную как CubeLab.
Эти флаконы емкостью в один миллилитр также содержат среду для культивирования клеток и добавки, помогающие поддерживать клетки сердечной мышцы живыми в течение длительного периода времени, при этом некоторые из них подвергаются воздействию, а некоторые химически арестовываются, чтобы снизить их метаболизм и посмотреть, повлияет ли это на их выживаемость. Как только грузовая капсула с исследованием прибудет на МКС, астронавты поместят CubeLab в специальный комплекс Space Tango. Примерно через 30 дней астронавты вернут образцы на Землю, и исследователи горы Синай начнут их анализы.
Астронавты часто испытывают признаки сердечной недостаточности во время космических полетов из-за экстремальных условий, которые, по-видимому, ускоряют процесс старения. Их симптомы имитируют то, что происходит с людьми на Земле, когда они стареют или прикованы к постели, но в ускоренном темпе и в более молодом возрасте. Результаты этого эксперимента могут помочь исследователям найти новые способы защиты здоровья сердца астронавтов в космосе и разработать новые методы лечения сердечно-сосудистых заболеваний среди стареющего населения Земли.
«Этот проект поможет нам понять влияние микрогравитации и космических полетов на искусственные клетки сердечной мышцы и микроткани человека и впервые проверит, как эти высокоактивные бьющиеся клетки сердечной мышцы адаптируются к месяцу воздействия таких экстремальных условий. Одним из интересных аспектов эксперимента является то, что образцы будут доставлены на гору Синай живыми после того, как они вернутся на Землю, чтобы мы могли проверить, как будут работать ткани, когда они вернутся», — объясняет Кевин Коста, доктор философии, участник проекта. руководитель и доцент медицины (кардиологии) в Икан Маунт Синай.
«Поскольку мы лучше поймем, как функционируют эти сконструированные сердечные клетки и ткани, мы сможем найти новые способы защиты астронавтов, чтобы они могли дольше оставаться в космосе и выполнять более глубокие исследовательские миссии. Это также даст подсказки о том, как лучше защитить сердца людей на Земле от пагубных последствий старения и бездействия».
Компания Mount Sinai создала эти образцы клеток сердечной мышцы человека из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток здорового взрослого донора. Клетки культивируют в трех различных конфигурациях: 2D-монослои, 3D-сфероиды и 3D-удлиненные форматы сердечной ткани. Это позволит проверить, дают ли условия 3D-культуры, которые более физиологичны, чем 2D-культуры, биологическое преимущество для клеток сердца.
«Цель эксперимента — оценить способность наших сконструированных сердечных клеток и микротканей выживать в герметичной среде в условиях микрогравитации в течение 30 дней, а также сравнить характеристики выживаемости с эквивалентными образцами, выращенными в нашей лаборатории в Центре сердечно-сосудистых исследований Маунт-Синай. Мы проводим испытания, чтобы увидеть, изменит ли микрогравитация способность кардиомиоцитов адаптироваться к этой закрытой среде, и чтобы увидеть, есть ли различия в биологии клеток, которые возвращаются с МКС», — добавляет доктор Коста.
«Мы надеемся узнать больше о влиянии микрогравитации на биологию клеток и тканей сердца человека, а также изучить возможность проведения таких исследований в герметичной среде, которая не требует обычных систем жидкостного обмена, которые значительно усложняют работу с клетками. биология в космосе».
«Поскольку стоимость космических полетов продолжает падать, и все больше и больше людей начинают жить и работать в космосе, будет важно понять, как эта окружающая среда влияет на их тела. Миниатюрные биоинженерные ткани являются отличным инструментом для изучения этого вопроса при минимизации запуска». Мы очень рады возможности применить наши инструменты в новой области космической медицины и использовать микрогравитацию в качестве модели старения человека», — говорит исследователь Дэвид Сакс, доктор философии, доцент кафедры генетики и геномных наук в Икан Гора Синай.
Информация от: больницей Маунт-Синай.
