Човешкото сърце се свива в Космоса, но изследователите са установили, че минисърцата, отгледани от човешки стволови клетки, се развиват значително по-бързо, отколкото в лабораториите на Земята.

Сърцата на астронавтите претърпяват странни промени в условия на микрогравитация. Без усещането за горе и долу кръвообращението в тялото се променя. Повече течност се събира в главата, а изведнъж тя намалява не само в краката, но и в самото сърце. Тъй като не се налага да се бори срещу съпротивлението на гравитацията, сърцето се свива, отслабва и дори променя формата си, като става по-кръгло.

Дори сърдечните мускулни клетки, пренесени до Международната космическа станция (МКС), се влошават. Способността им да се свиват намалява и метаболизмът им се променя. Въпреки това, когато изследователите се опитаха да отгледат човешки минисърца от стволови клетки на борда на МКС, откриха, че могат да ги произвеждат по-лесно и в по-големи количества, казва Арун Шарма, директор на Центъра за космически медицински изследвания в болницата „Седарс-Синай“ в Лос Анджелис.

„От една страна, имаме обекти, които вече са били създадени и които се подлагат на ниска гравитация, като е възможно да се влошат и да отслабнат в процеса на излагане на микрогравитация“, обяснява Шарма. „От друга страна, всъщност създавате тези обекти от нулата в Космоса. Възможно е производственият процес да се улеснява от ниската гравитация.“

Шарма, който изпраща проби със сърдечни клетки към МКС от 2016 г., представи резултатите от най-новата работа на своя екип на 46-ата годишна среща и научни сесии на Международното дружество за трансплантация на сърце и бели дробове в Торонто.

През последните пет десетилетия изследователите научиха как да превърнат човешки стволови клетки в човешки сърдечни органоиди – по същество протосърца, съставени от самоорганизиращи се клъстери от сърдечни клетки, които започват да се държат като истинско сърце. Стволовите клетки са универсални клетки, срещащи се в човешките зародиши, които могат да се превърнат във всякакъв вид човешки клетки по време на развитието на тялото на бебето. Стволовите клетки могат също да бъдат създадени чрез обратно инженерство в лаборатории от кожни или кръвни клетки на възрастни. С добавянето на подходящите протеини в подходящия момент тези стволови клетки могат да бъдат стимулирани да се превърнат в лаборатории в пулсиращи, триизмерни сърдечни органоиди само за няколко седмици.

За да създадат тези минисърца в мащаб, изследователите използват биореактори, които на практика имитират микрогравитацията.

„Използваме така наречените биореактори със суспензия, които принуждават сърдечните клетки да се носят във въздуха“, продължава Шарма. „Клетките много обичат да бъдат отглеждани по този начин, но за да ги принудим да останат в суспензия, обикновено трябва да ги центрофугираме и да им приложим някаква сила, която клетките усещат – нещо, което пък не им се харесва.“

В Космоса обаче плаването протича естествено, без никакво неприятно разбъркване. И изглежда, че клетките много харесват това.

„Наблюдаваме значително увеличение в производството на органоиди“, описва процеса Шарма. Той обаче отказа да посочи колко повече сърдечни органоиди са били получени при космическите експерименти в сравнение с реакторите на Земята, тъй като резултатите все още не са публикувани.

„Мога да кажа, че мащабът на производството е наистина впечатляващ“, казва той.

Изстрелването на обекти в Космоса очевидно е скъпо, но Шарма смята, че в бъдеще органоидите или сърдечната тъкан, отпечатани на 3D принтер в Космоса, биха могли да се използват за подпомагане на пациенти със сърдечни увреждания, които очакват сърдечна трансплантация.

Досега при хора не са използвани протосърца, отгледани в Космоса, и засега не се планират тестове. В момента изследователите тестват сърдечни мускулни пластири, изработени от индуцирани човешки стволови клетки, създадени чрез биоинженерство на Земята, за да облекчат живота на пациенти със сърдечни увреждания. Човешкото сърце не може да възстанови повредените си мускули само, затова е необходима външна помощ. Въз основа на най-новите резултати от изследванията Шарма смята, че пластирите и органоидите, произведени в Космоса, могат да бъдат с по-високо качество.

„Условията на микрогравитация предлагат възможност за създаване на по-дебели и по-здрави тъкани, които са по-малко податливи на разрушаване под въздействието на гравитацията, когато бъдат върнати на Земята“, каза той.

Поради нормативни изисквания може да отнеме години, докато отгледаните в Космоса минисърца стигнат до клинични изпитвания върху хора. Шарма смята, че органоидите първо ще бъдат използвани за тестване на нови лекарства за сърдечни заболявания.

Сърдечните заболявания са водеща причина за преждевременна смърт в световен мащаб. Милиони хора по целия свят умират всяка година поради сърдечни заболявания. Терапиите със стволови клетки, които регенерират увредения сърдечен мускул, са сред най-обещаващите иновативни лечения на хоризонта.

Екипът на Шарма планира да изпрати още експерименти със сърдечни клетки към космическата станция на борда на мисията за презареждане SpaceX CRS-35 на НАСА, чийто старт е насрочен най-рано за август.

Снимка: Unsplash/Sean Escopete/NASA

Виж още: Мистериозната Планета 9: Огромен обект се спотайва отвъд Нептун