Bijąca tkanka ludzkiego serca wyruszyła w kosmos

Modele tkankowe ludzkiego serca zostały wysyłane na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS).

15.03.2023Aktualizacja: 16.03.2023Opublikował: Robert Jakubczak

Statek towarowy Dragon firmy SpaceX, który ma przewieźć prawie 2860 kilogramów ładunku na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS), wystartował 14 marca 2023 roku. Wśród sprzętu do spacerów kosmicznych i w towarzystwie świeżych owoców dla załogi w kosmos wyruszyło również kilka małych urządzeń, które zawierają coś niezwykłego: bijącą tkankę ludzkiego serca. Tkanka zostanie wykorzystana w dwóch eksperymentach – Cardinal Heart 2.0 i Engineered Heart Tissues-2 – które sprawdzą, czy istniejące leki mogą pomóc w zapobieganiu lub odwróceniu negatywnego wpływu lotów kosmicznych na serce.

Badania wskazują, że loty kosmiczne mogą zmniejszyć serce, ponieważ w mikrograwitacji mięśnie serca nie muszą pracować tak ciężko, aby pompować krew przez górne partie ciała. Ponadto serce może zmieniać kształt pod wpływem mikrograwitacji, gdy krew przesuwa się w górę ciała, z nóg i brzucha do głowy i tułowia, powodując puchnięcie serca. Badania sugerują, że serce podczas lotów kosmicznych podlega również zmianom komórkowym związanym ze starzeniem. Dlatego Cardinal Heart 2.0 i Engineered Heart Tissues-2 mają nie tylko kluczowe znaczenie dla przyszłej eksploracji kosmosu, ale mogą również doprowadzić do ulepszonych metod leczenia dysfunkcji serca i chorób serca powiązanych z wiekiem.

Eksperymenty są częścią inicjatywy Tissue Chips in Space, wspólnego projektu Narodowego Instytutu Zdrowia i Narodowego Laboratorium Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, mającego na celu zrozumienie wpływu lotów kosmicznych i mikrograwitacji na ludzkie ciało.

Zaprojektowane tkanki serca

Eksperyment obejmuje dwa urządzenia, które przenoszą kardiomiocyty – komórki mięśnia sercowego, które się kurczą – w małych, wypełnionych płynem komorach. Komórki mięśniowe wyhodowano z komórek macierzystych i uformowano w laboratorium w trójwymiarowe kształty. Następnie rozciągnięto je między dwoma słupkami w każdej komorze. Jeden słupek zawiera magnes, który porusza się za każdym razem, gdy komórki mięśniowe się kurczą. Czujnik śledzi ruch magnesu, umożliwiając naukowcom monitorowanie skurczów mięśni w czasie rzeczywistym.

Devin Mair doktorant na Johns Hopkins University, który jest zaangażowany w Engineered Heart Tissues-2 wraz z pozostałymi naukwocami wysłali tkankę serca w kosmos już wcześniej w marcu 2020 roku i podczas tego eksperymentu zaobserwowali oznaki nieprawidłowego działania mitochondriów. Mitochondria dostarczają energii komórkom, a tym samym napędzają pompowanie serca, a ich dysfunkcja jest powiązana z różnymi problemami z sercem, w tym nieregularnym biciem serca i niewydolnością serca. W eksperymencie rozpoczętym podczas tej podróży na ISS zespół będzie kontynuował badania dysfunkcji mitochondriów, a także testował kilka istniejących leków, aby sprawdzić, czy zapobiegają lub odwracają one te dysfunkcje.

– Leki te są ukierunkowane w szczególności na dysfunkcję mitochondriów i mechanizmy, które prowadzą do tej dysfunkcji – komentuje Mair.

Podobnie w eksperymencie Cardinal Heart 2.0 wykorzystane zostaną małe, trójwymiarowe grudki tkanki serca, znane jako organoidy serca, aby sprawdzić, czy już zatwierdzone leki mogą chronić komórki serca przed stresem mikrograwitacji.

Organoidy zostaną poddane obróbce przed wystrzeleniem rakiety, aby zapobiec negatywnym skutkom mikrograwitacji. Leki te obejmują statyny i leki przeciwnadciśnieniowe stosowane w niewydolności serca. Organoidy wyhodowane z komórek macierzystych to maleńkie modele pełnowymiarowych serc, które naśladują kluczowe cechy struktury i funkcji narządu. Zawierają kardiomiocyty, a także komórki stanowiące fizyczne rusztowanie dla mięśnia sercowego (fibroblasty sercowe) oraz komórki wyściełające naczynia krwionośne (komórki śródbłonka).

Opracowano na podstawie: