Космос хотят использовать для развития медицины стволовых клеток и других биопроизводств

Исследователи обнаружили, что после того, как тело подвергается воздействию низкой гравитации в течение продолжительных периодов времени, оно испытывает ускоренную потерю костной массы и старение.

Секрет более эффективного производства больших партий стволовых клеток может заключаться в условиях, близких к невесомости космоса. Ученые из Cedars-Sinai обнаружили, что микрогравитация может внести свой вклад в спасение жизней на Земле, способствуя быстрому массовому производству стволовых клеток.

В новом документе, подготовленном Cedars Sinai и опубликованном в рецензируемом журнале Stem Cell Reports , освещаются ключевые возможности, обсуждавшиеся на симпозиуме 2020 года по биопроизводству в космосе, для расширения производства стволовых клеток в космосе, пишет medicalxpress.com.

Биопроизводство - тип производства стволовых клеток, при котором используются биологические материалы, такие как микробы, для производства веществ и биоматериалов, подходящих для использования в доклинических, клинических и терапевтических целях, - может быть более продуктивным в условиях микрогравитации.

«Мы обнаружили, что космический полет и микрогравитация являются желательным местом для биопроизводства, потому что они придают ряд очень особых свойств биологическим тканям и биологическим процессам, которые могут помочь в массовом производстве клеток или других продуктов таким образом, что вы не смогли бы сделать. на Земле, - сказал биолог стволовых клеток Арун Шарма, доктор философии, научный сотрудник и глава новой исследовательской лаборатории Института регенеративной медицины Совета управляющих Сидарс-Синай, Института сердца Шмидта и Департамента биомедицинских наук.

«За последние два десятилетия были отмечены замечательные успехи в регенеративной медицине и экспоненциальный прогресс в космических технологиях, открывающих новые возможности для доступа и коммерциализации космоса», - сказал он.

Согласно докладу Cedars-Sinai, участники декабрьского симпозиума по виртуальному космосу определили более 50 потенциальных коммерческих возможностей для проведения биотехнологических работ в космосе. Наиболее многообещающие делятся на три категории: моделирование заболеваний, биотехнология и продукты на основе стволовых клеток.

Первое, моделирование болезней, используется учеными для изучения заболеваний и возможных методов лечения путем воспроизведения полнофункциональных структур - будь то стволовые клетки, органоиды (миниатюрные трехмерные структуры, выращенные из человеческих стволовых клеток, которые напоминают человеческие ткани) или других тканей.

Исследователи обнаружили, что после того, как тело подвергается воздействию низкой гравитации в течение продолжительных периодов времени, оно испытывает ускоренную потерю костной массы и старение. Разрабатывая модели заболеваний, основанные на этом ускоренном процессе старения, ученые-исследователи могут лучше понять механизмы процесса старения и прогрессирования заболевания.

«Эта работа может не только помочь космонавтам, но и привести к тому, что мы будем производить костные конструкции или конструкции скелетных мышц, которые можно будет применять при таких заболеваниях, как остеопороз и другие формы ускоренного старения костей и истощения мышц, с которыми люди сталкиваются на Земле», - сказал Шарма, который является автором статьи.

Еще одна широко обсуждаемая тема на симпозиуме - биотехнология, при которой используются производственные процессы для производства таких материалов, как ткани и органы. Одна из основных технологий биотехнологии - 3D-печать.

Основная проблема с производством этих материалов на Земле связана с плотностью, вызванной гравитацией, которая затрудняет расширение и рост клеток. В условиях отсутствия гравитации и плотности в космосе ученые надеются, что они смогут использовать 3D-печать для печати уникальных форм и продуктов, таких как органоиды или сердечные ткани, таким образом, который невозможно воспроизвести на Земле.

Третья категория связана с производством стволовых клеток и пониманием того, как микрогравитация влияет на некоторые из их фундаментальных свойств. Некоторые из этих свойств включают эффективность или способность стволовых клеток к самовосстановлению и дифференцировку, способность стволовых клеток превращаться в другие типы клеток.

Понимание некоторых эффектов космического полета на стволовые клетки может потенциально привести к лучшим способам производства большого количества клеток в отсутствие силы тяжести. Ученые из Cedars-Sinai отправят стволовые клетки в космос в начале следующего года совместно с НАСА и частным подрядчиком Space Tango, чтобы проверить, возможно ли производить большие партии в условиях низкой гравитации.

«Хотя мы все еще находимся на исследовательской фазе некоторых из этих исследований, это больше не относится к сфере научной фантастики», - сказал Шарма. «В течение следующих пяти лет мы можем увидеть сценарий, в котором мы найдем клетки или ткани, которые могут быть созданы таким способом, который просто невозможен здесь, на Земле. И я думаю, что это чрезвычайно захватывающе».