Dlaczego naukowcy próbują wytwarzać narządy w kosmosie?

Grawitacja może naprawdę denerwować, gdy próbujesz wyhodować narządy.

Dlatego eksperymenty w kosmosie są tak cenne. Ujawniły one nowe spojrzenie na nauki biologiczne, w tym wgląd w tworzenie ludzkich tkanek.

Grawitacja wpływa na zachowanie komórek, wpływając na interakcje białek i genów wewnątrz nich, tworząc spolaryzowaną tkankę, co jest podstawowym krokiem w naturalnym rozwoju narządów. Niestety w tym przypadku grawitacja jest naszym przeciwnikiem, gdy próbujemy odtworzyć złożone trójwymiarowe tkanki w laboratorium do przeszczepów medycznych. Jest to trudne ze względu na nieodłączne ograniczenia bioreaktorów używanych na Ziemi.

“Jestem biologiem zajmującym się komórkami macierzystymi i interesuję się zdrowiem i ewolucją mózgu. Moje laboratorium bada, w jaki sposób ludzki mózg tworzy się w macicy i jak zmiany w tym procesie mogą nieść konsekwencje na całe życie dla ludzkich schorzeń, takich jak autyzm czy schizofrenia. Część tej pracy obejmuje hodowlę komórek mózgowych w kosmosie” – pisze Alysson R. Muotri, profesor pediatrii oraz komórkowej i molekularnej medycyny na University of California.

Uprawa tkanek i narządów w laboratorium

Aby zbudować zorganizowane tkanki w laboratorium, naukowcy używają rusztowań, aby zapewnić powierzchnię do przyczepiania się komórek w oparciu o ustalony sztywny kształt. Na przykład sztuczna nerka potrzebuje struktury lub rusztowania o określonym kształcie, na którym komórki nerki mogą rosnąć. Rzeczywiście, ta strategia pomaga tkance organizować się we wczesnych stadiach, ale stwarza problemy na dłuższą metę, takie jak ewentualne reakcje immunologiczne na te syntetyczne rusztowania lub niedokładne struktury.

Natomiast w warunkach nieważkości komórki mogą swobodnie samoorganizować się, tworząc prawidłową trójwymiarową strukturę bez potrzeby stosowania rusztowania. Usuwając grawitację z równania, badacze mogą nauczyć się nowych sposobów budowania ludzkich tkanek, takich jak chrząstki i naczynia krwionośne, które są wolne od rusztowań, naśladując ich naturalny układ komórkowy w sztucznym otoczeniu. Chociaż nie jest to dokładnie to, co dzieje się w łonie matki (w końcu macica również podlega grawitacji), warunki nieważkości dają im przewagę.

I to właśnie dzieje się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Eksperymenty te pomagają naukowcom zoptymalizować wzrost tkanki do wykorzystania w naukach podstawowych, medycynie spersonalizowanej i przeszczepach narządów.

Ale są też inne powody, dla których powinniśmy wytwarzać organy w kosmosie. Długoterminowe misje kosmiczne powodują szereg fizjologicznych zmian w ciele astronautów. Podczas gdy niektóre z tych zmian są odwracalne, inne nie, zagrażając przyszłym ludzkim lotom kosmicznym.

Badanie ciał astronautów przed i po misji może ujawnić, co dzieje się z ich organami, ale daje niewielki wgląd w mechanizmy odpowiedzialne za zaobserwowane zmiany. Zatem rosnące ludzkie tkanki w kosmosie mogą uzupełniać tego typu badania i odkrywać sposoby przeciwdziałania tym zmianom.

Wreszcie wszystkie formy życia, o których wiemy, ewoluowały w obecności mikrograwitacji. Bez grawitacji nasze mózgi mogłyby ewoluować po innej trajektorii lub nasze wątroby mogą nie filtrować płynów tak jak na Ziemi.

“Odtwarzając w przestrzeni embrionalne narządy, możemy przewidzieć, jak rozwinie się ludzkie ciało w łonie matki. W moim laboratorium prowadzonych jest kilka inicjatyw badawczych z organoidami ludzkiego mózgu na ISS, których celem jest poznanie wpływu zerowej grawitacji na rozwijający się ludzki mózg. Projekty te będą miały głębokie implikacje dla przyszłej kolonizacji kosmosu (czy ludzie mogą z powodzeniem rozmnażać się w kosmosie?). Badania te usprawnią również wytwarzanie sztucznych narządów, które są wykorzystywane do testowania leków i metod leczenia na Ziemi” – mówi Muotri.

Czy lepsze metody leczenia schorzeń neurorozwojowych i neurodegeneracyjnych, które dotykają miliony ludzi, będą pochodzić z badań kosmicznych?

 

Źródła: Alysson R. Muotri / The Conversation | Zdjęcia: NASA

 

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x