Į kosmosą atvyksta automatizuotos kamieninių ląstelių gamyklos, skirtos regeneruoti organus

Į kosmosą atvyksta automatizuotos kamieninių ląstelių gamyklos, skirtos regeneruoti organus

Nelabai tolimoje ateityje pacientas, patyręs širdies priepuolį, praleis laiką, kol atsigaus ligoninėje prieš transplantaciją. Kaip bebūtų keista, jų operacijos data bus suplanuota per tiekimo į kosminę stotį misiją. Taip yra todėl, kad jų naujoji širdis nėra varoma ar atskraidinama iš bet kurios Žemės vietos – veikiau ji buvo auginama erdvėje naudojant kamienines ląsteles.

Kol kiti mokslininkai siekia atrasti nežemišką gyvybę, kai kurie regeneracinės medicinos tyrėjai – mokslininkai, tiriantys, kaip atauginti ir taisyti žmogaus audinius – nori juos sukurti patys, augindami kamienines ląsteles kosmose. Jų svajonė nutiesti biogamybos vamzdyną žemoje Žemės orbitoje skamba keistai, tačiau komercinis kosmoso amžius leidžia tyrėjams pradėti tai paversti realybe.

Sukeltos pluripotentinės kamieninės ląstelės (iPSC) yra paprastos žmogaus ląstelės, kurios gali išaugti į daugybę sudėtingų organų. Jie gaunami iš suaugusio žmogaus odos arba kraujo ląstelių, priešingai nei embrioninės kamieninės ląstelės, kurios randamos ankstyvoje embriono vystymosi stadijoje. Dėl ribotos erdvės ir personalo Tarptautinėje kosminėje stotyje eksperimentai, kurių metu iPSC buvo auginami mikrogravitacijoje, buvo brangūs ir reti. Tačiau kai kurie iš jų, atrodo, rodo konkrečią naudą auginant kai kurių tipų ląsteles mažai deguonies ir mikrogravitacijos sąlygomis, kurių neįmanoma atkartoti Žemėje. Ilgamečiams tikintiesiems kosmoso kamieninių ląstelių tyrimų potencialu, pavyzdžiui, Cedars-Sinai medicinos centro Regeneracinės medicinos instituto mokslininkui Arun Sharma, šie tyrimai atrodo kaip patvirtinimas.

„Kai aš pirmą kartą pradėjau tai daryti 2010-ųjų viduryje, kamieninių ląstelių srityje buvo labai mažai kitų žmonių, kurie iš tikrųjų į tai žiūrėjo rimtai“, – sakė Sharma The Daily Beast. “Dabar yra tiek daug žmonių, kurie nori įsitraukti į šią sritį: tikri pagrindiniai kamieninių ląstelių mokslininkai, biomedicinos tyrimų subjektai; visi nori gauti jos dalį.”

Sharma nesvetimas kosmosas. Užaugęs Hantsvilyje, Alabamos valstijoje, NASA kosminės stovyklos namuose, jis įgijo biologo išsilavinimą, tačiau visada įsitraukė į kosmoso tyrimus. Dabar jis yra neseniai paskelbtos dvejų metų NASA misijos, skirtos mikrogravitacijos poveikiui kamieninėms ląstelėms išsiaiškinti, pagrindinis tyrėjas.

Istoriškai regeneracinės medicinos tyrėjai siekė atlikti individualizuotą ląstelių terapiją su iPSC, sušvirkščiant disfunkcinius organus kamieninėmis ląstelėmis, išaugintomis iš paties paciento audinių ir atkuriant ištisus organus. Nors salamandros ir jūrų žvaigždės gali atauginti galūnes, tokio masto kamieninių ląstelių panaudojimas žmonių regeneracijai išliko išskirtinis, Pitsburgo universiteto chirurgijos ir bioinžinerijos profesorius Williamas Wagneris sakė „The Daily Beast“. Vietoj to, dabar mokslininkai daugiausia dėmesio skiria produktams, išskiriantiems kamienines ląsteles, pvz., augimo faktorius, plačią terminą, reiškiantį komunikacijos chemines medžiagas, kurias ląstelės skleidžia, kad praneštų viena kitai, kad jos augtų greičiau arba koordinuotai. Kaip paaiškėjo, mikrogravitacija gali paveikti šias sekrecijas nežinomais būdais.

„Vienas dalykas, kurio mums tikrai reikia, yra skaičiai“, – sakė Wagneris. „Yra tęstinumas nuo atradimo tipo tyrimų iki taikomojo tipo, ir mes vis dar esame atradimų pusėje – ir ten turėtume būti“.

Yra ankstyvų duomenų, rodančių, kad erdvės apribojimai gali padidinti iPSC produktyvumą. Pavyzdžiui, kamieninės ląstelės, veikiamos mažo deguonies kiekio, duoda signalus, kad gytų, daugintųsi ir atsinaujintų. Wagneris sakė, kad sąlygos erdvėje yra analogiškos vakuuminėms kameroms Žemėje.

Yra tiek daug žmonių, kurie nori įsitraukti į šią sritį… visi nori gauti jos dalį.

Arun Sharma, Cedars-Sinai medicinos centro regeneracinės medicinos instituto mokslininkas

Be to, kamieninės ląstelės paprastai blogai auga Petri lėkštelėje. Tačiau mikrogravitacija iš tikrųjų imituoja kai kurias žmogaus kūno sąlygas, todėl kamieninės ląstelės gali pasiekti tikroviškesnį trimatį augimą. Tada susidariusios ląstelių sankaupos gali imituoti kūno organų dinamiką taip, kad ją būtų galima lengvai ištirti (tokie modeliai buvo naudojami anksti pandemijos metu tiriant COVID poveikį plaučiams). Jei jie taps pakankamai arti tikrų žmogaus organų, 3D kamieninių ląstelių agregatai netgi galėtų pakeisti gyvus gyvūnus atliekant ligų modeliavimo tyrimus, sakė Wagneris.

„Gravitacija nuolat traukia ląsteles ant kultūros lėkštelės, kai jas auginame“, – „The Daily Beast“ sakė Clive’as Svendsenas, Cedars-Sinai’s regeneracinės medicinos instituto direktorius ir vienas iš Sharma tyrėjų. Priešingai, mikrogravitacija TKS arba orbitoje skriejančiame palydove gali leisti tyrėjams ilgiau išlaikyti nesubrendusias ląsteles, kur jos gali tapti įvairių tipų ląstelėmis. „Tai galėtų būti visiškai naujas būdas gaminti indukuotas pluripotentines kamienines ląsteles“, – sakė jis.

Wagnerio teigimu, norint išjudinti kamieninių ląstelių tyrimus į kosmosą, prireiks šių išskirtinių privalumų tyrinėjimų, kartu su verslo modeliu, skirtu išvadoms komercializuoti. Tačiau kol kas Sharma ir Svendsen NASA remiamos misijos tikslai yra paprasti: išmatuoti kamieninių ląstelių gamybą, stebėti kamieninių ląstelių savybes ir sekti, kaip jos išsivysto į specializuotus ląstelių tipus nuo pluripotentinės veiklos pradžios.

Būsimoji komandos misija tikisi „būti „pavyzdine misija“, kuri sukuria patikimus, atkuriamus duomenis, sakė Sharma. „Mes tai naudosime kaip faktinės biogamybos pagrindą, nes sunku pereiti nuo pagrindinio mokslo prie Didelio masto gamyba, nesugriaunant pagrindinių mokslų.

Vykstant šiam tyrimui, mokslininkai taip pat stengiasi išspręsti tai, kas buvo didžiausia kliūtis atliekant kamieninių ląstelių tyrimus kosmose: tai, kad astronautų laikas TKS yra ribotas ir vertingas. Svendsenas sakė, kad išmokyti juos auginti vieną kamieninių ląstelių partiją, jau nekalbant apie idealų kiekį palyginimui su Žemėje užaugintomis ląstelėmis, yra nepaprastai brangu. Štai kodėl jis vadovauja kitai birželio pradžioje prasidėsiančiai misijai, kurios metu bus išbandyta automatizuotas sistema ląstelių maišams auginti TKS. Šiuo metu mokslininkai baigia ruoštis birželio 7 d., planuojamai eksperimento pradžios datai SpaceX papildymo misijoje į orbitinį forpostą. Svendsenas sakė, kad eksperimentinis dizainas yra paprastas. „Gavome tą patį krepšį Žemėje ir kosminėje stotyje keturioms savaitėms“, – paaiškino jis. Nunešame maišą atgal ir klausiame: „Kas atsitiko? Ar augo geriau? Ar buvo greičiau?

Kosmose užauginti iPSC greitai klinikoje nepasieks, tačiau jų gamybos automatizavimas gali būti patobulintas jau po penkerių metų, sakė Wagneris. Jei tai bus veiksminga, robotų ir dirbtinio intelekto palaikomos technologijos netgi galėtų būti naudingos kamieninių ląstelių tyrimams Žemėje. Vis dėlto, kad bet kokia investicija būtų naudinga, kamieninių ląstelių auginimas mikrogravitacijoje turi turėti didelę naudą, palyginti su Žemėje. „Jei laikysitės skeptiško požiūrio, dar nežinote, ar yra kokių nors pranašumų“, – sakė Svendsenas, kurį bus siekiama išspręsti būsimais eksperimentais.

Daugeliu atžvilgių dabar pats tinkamiausias laikas atsakyti į šiuos klausimus. Komercinės kosmoso bendrovės sumažino paleidimo išlaidas, todėl eksperimentų siuntimo į kosmosą procesas tapo pigiausias kada nors buvęs. Nacionalinių ir privačių kosminių stočių planai po TKS uždarymo per dešimtmetį suteiks dar daugiau „nekilnojamojo turto“ tyrimams, sakė Wagneris. Dėl šios pažangos erdvė naujai prieinama biomedicinos ir regeneraciniams tyrimams.

„Manau, kad mes esame labai tiriamajame etape“, – sakė Sharma. „Tačiau aš tikrai optimistiškai nusiteikęs, kad sugebėsime padaryti tai, ko tiesiog neįmanoma.

.

Leave a Comment

Your email address will not be published.