Группа исследователей под руководством Чуньхуэй Сюй из Эмори недавно обнаружила, что клетки сердечной мышцы могут расти и выживать в условиях микрогравитации космоса. Результаты работы группы, опубликованные в журнале Biomaterials , обещают разработку более выносливых клеток сердца, которые могли бы эффективно восстанавливать поврежденные сердца в клеточной терапии — процессе пересадки миллионов клеток сердца для восстановления поврежденных сердец — на Земле.

«Идея клеточной терапии заключается в регенерации новой мышцы», — говорит Сюй, профессор педиатрии в Медицинской школе Университета Эмори. «Но выживание — это вопрос. Что касается сердечной мышцы, то, если она повреждена, она не может вырасти заново. После инъекции новых клеток в травмированную область многие из них теряются».

После более ранних исследований раковых клеток , которые росли быстрее в космосе, команда Сюй сначала попыталась смоделировать микрогравитацию, поместив клетки сердца в машину случайного позиционирования, которая постоянно перемещала клетки, поэтому они никогда не привыкали к одному направлению — вверх или вниз.

Повышенная выживаемость этих клеток заставила исследователей задаться вопросом, может ли особая среда космоса спровоцировать молекулярные изменения в клетках сердца, которые повысили бы их шансы на выживание после введения пациенту на Земле.

«В космосе клетки действительно могут ощущать новую среду и вносить изменения», — говорит Сюй.

Путешествие из лаборатории на космическую станцию
В исследовании использовались особые клетки сердечной мышцы, которые сокращаются с регулярными интервалами и, работая вместе, заставляют клетки биться как обычное сердце. Клетки были получены из общих человеческих стволовых клеток, которые можно было превратить в несколько различных типов клеток. Ранее было показано, что подобные группы клеток предотвращают сердечную недостаточность в доклинических экспериментах.

В своих исследованиях Сю использовал особые клетки сердечной мышцы, которые сокращаются с регулярными интервалами, и, работая вместе, заставляют клетки биться как обычное сердце. Автор: Университет Эмори
Это привело многих исследователей к выводу, что если они смогут найти способ заставить клетки выживать дольше в клеточной сердечной терапии, то может появиться неисчерпаемый запас новых клеток для восстановления человеческого сердца. Задача состояла в том, чтобы найти способы улучшить выживаемость трансплантированных клеток.

В своем эксперименте команда Сю собрала пучки клеток сердечной мышцы в микроскопические трехмерные сфероиды, которые имитировали структуру и функцию человеческого сердца. Команда заморозила клетки для путешествия на Международную космическую станцию ​​(МКС), а затем разморозила их непосредственно перед запуском. Контрольные группы пучков сердечных клеток были оставлены на Земле для сравнения. Астронавты на борту МКС использовали микроскопы, чтобы следить за развитием орбитальных клеток сердца, и отправляли обратно видеозаписи клеток по мере их роста.

Затем они вернули живые клеточные культуры на Землю после того, как клетки пробыли в космосе восемь дней. После завершения космического полета как наземные, так и путешествующие в космосе клетки были охарактеризованы для изучения того, какие молекулярные изменения произошли и были уникальными для клеток, которые испытали микрогравитацию. Результаты были сложными, но указывали на закономерность увеличения производства белков, участвующих в выживании клеток .

Понимание того, как микрогравитационная среда изменяет молекулярную активность сердечных клеток, делая их более выживаемыми, может стать большим шагом в использовании этих клеток для эффективного восстановления поврежденных сердец. Это потребует систематического понимания всех процессов выживания и роста клеток сердечной мышцы в условиях стресса. Это может помочь найти способы создания сердечных клеток на Земле с улучшенными показателями выживаемости .

«Вместо того, чтобы отправлять клетки в космос, — говорит Сюй, — нам по сути нужно разработать новые способы понимания молекулярных изменений , которые заставляют клетки повышать свою выживаемость, чтобы мы могли манипулировать этими изменениями в клетках, когда мы готовим их на Земле. Затем мы надеемся разработать новую стратегию создания лучших клеток для клеточной терапии».