В условиях микрогравитации с сердцами астронавтов происходят странные вещи. Без ощущения верха и низа меняется кровоток в организме. Больше жидкости скапливается в голове, и ее становится меньше не только в ногах, но и в самом сердце. Не испытывая сопротивления гравитации, сердце сжимается, слабеет и даже меняет форму, становясь более округлым.
Даже клетки сердечной мышцы, доставленные в чашках Петри на Международную космическую станцию, разрушаются. Их способность сокращаться снижается, а метаболизм меняется. Однако, когда исследователи попытались вырастить человеческие мини-сердца из стволовых клеток на борту МКС, они обнаружили, что это можно сделать проще и в большем количестве.
За последние 50 лет исследователи научились превращать человеческие стволовые клетки в органоиды человеческого сердца - по сути, прообразы сердца, состоящие из самоорганизующихся кластеров сердечных клеток, которые начинают вести себя как настоящее сердце. Стволовые клетки - это универсальные клетки, которые содержатся в организме человеческого плода и могут превращаться в любые другие клетки по мере развития детского организма. Стволовые клетки также можно получить в лабораторных условиях из клеток кожи или крови взрослого человека. Если добавить нужные белки в нужное время, эти стволовые клетки всего за пару недель превратятся в лаборатории в бьющиеся трехмерные органоиды сердца.
Для масштабного производства таких мини-сердец исследователи используют суспензионные биореакторы, которые эффективно имитируют условия микрогравитации и заставляют клетки сердца свободно плавать. Клетки любят, когда их выращивают таким образом. Но чтобы заставить их находиться в суспензии, нужно их как-то встряхивать и создавать некую силу, которую клетки чувствуют. А им не нравится, когда их постоянно трясут. Однако в космосе плавающие клетки перемещаются естественным образом, без каких-либо неудобств. И, похоже, клеткам это нравится. Исследователи наблюдают значительный рост производства органоидов в таких условиях.
Ученые считают, что в будущем органоиды или сердечная ткань, напечатанная на 3D-биопринтере в космосе, может помочь пациентам с пороком сердца, ожидающим трансплантации. Выращенные в космосе «протосердца» еще не использовались на людях, и никаких испытаний пока не планируется. В настоящее время исследователи тестируют заплатки из сердечной мышцы, выращенные из индуцированных стволовых клеток человека с помощью биоинженерии на Земле, чтобы облегчить жизнь пациентов с повреждениями сердца. Человеческое сердце не может самостоятельно восстановить поврежденные мышцы, поэтому необходима помощь извне. Основываясь на результатах последних исследований, ученые считают, что заплатки и органоиды, выращенные в космосе, могут быть более качественными.
Из-за требований законодательства на то, чтобы выращенные в космосе мини-сердца дошли до стадии испытаний на людях, могут уйти годы. Так что органоиды сначала будут использовать для тестирования новых лекарств от сердечных заболеваний. Терапия стволовыми клетками, способствующая регенерации поврежденной сердечной мышцы, - одно из самых перспективных инновационных направлений.
#космос #международная_космическая_станция #космические_исследования #наука #космические_полеты #астронавт #космический_корабль #космические_эксперименты