Длительное пребывание в условиях микрогравитации может серьезно сказаться на организме человека, приводя к мышечной атрофии, потере плотности костей, проблемам со зрением и изменениям в сердечно-сосудистой, эндокринной и нервной системах. В то же время ученые обнаружили, что микрогравитация может играть ключевую роль в будущем медицины. Это включает в себя биопечать в космосе, где культивируемые клетки печатаются для формирования органических тканей и органов без необходимости в трансплантатах. Печать в условиях микрогравитации также гарантирует, что хрупкие клеточные структуры не разрушатся из-за давления, вызванного гравитацией Земли.
Однако космическая медицина может также иметь приложения для исследования стволовых клеток, которые также выигрывают от среды микрогравитации. Стволовые клетки имеют бесчисленное множество применений в медицине из-за их способности быстро реплицироваться и дифференцироваться во множество различных типов клеток. Основываясь на экспериментах, проведенных на борту Международной космической станции (МКС), исследователи из клиники Майо во Флориде определили, что эти способности усиливаются при выращивании в космосе. Эти результаты могут иметь значительные преимущества в изучении профилактики и лечения заболеваний на Земле, а также медицинских процедур, проводимых в космосе.
Исследование провели Фэй Гани и Абба С. Зубайр, два патолога из Центра регенеративной биотерапии и Отделения лабораторной медицины и патологии клиники Майо . Статья, в которой подробно описывается их эксперимент и результаты, недавно была опубликована в NPJ Microgravity . Для своего эксперимента команда специально изучала поведение нескольких типов взрослых стволовых клеток, которые управляют нормальным износом организма. Эти клетки часто выращиваются учеными в целях исследования болезней и разработки новых методов лечения.
Процесс сложный, дорогой и занимает много времени. Но как Зубайр сказал в недавнем интервью ScienceAlert!, процесс можно упростить, выращивая их в космических лабораториях: «Изучение стволовых клеток в космосе раскрыло клеточные механизмы, которые в противном случае остались бы необнаруженными или неизвестными в условиях нормальной гравитации. Это открытие указывает на более широкую научную ценность этого исследования, включая потенциальные клинические применения. Космическая среда дает преимущество росту стволовых клеток, предоставляя более естественное трехмерное состояние для их расширения, что очень похоже на рост клеток в организме человека.
Гани и Зубайр экспериментировали со многими типами взрослых стволовых клеток и получили положительные результаты для всех из них. Это включало общие улучшения в расширении клеток и стабильности репликации, которые продолжались после того, как клеточные культуры были возвращены на Землю. В частности, они отметили улучшения с мезенхимальными стволовыми клетками (МСК), классом мультипотентных стромальных клеток, которые могут дифференцироваться в костные, хрящевые, мышечные и жировые клетки, что дает начало жировой ткани костного мозга, тем самым увеличивая плотность костей.
При выращивании в условиях микрогравитации эти клетки показали себя более эффективными в управлении реакциями иммунной системы и снижении воспаления. «Это в сравнении с двумерной культуральной средой, доступной на Земле, которая с меньшей вероятностью имитирует человеческую ткань», — сказал Зубайр. «Проведенные до сих пор космические исследования — это всего лишь отправная точка. Более широкая перспектива применения стволовых клеток возможна, поскольку исследования продолжают изучать использование космоса для развития регенеративной медицины».
Хотя еще предстоит провести значительное количество исследований и испытаний, эти результаты весьма многообещающие и указывают на то, что стволовые клетки можно выращивать быстрее и в большем количестве в условиях микрогравитации. Гани и Зубайр уверены, что выращенные в космосе стволовые клетки помогут лечить наиболее распространенные причины смертности здесь, на Земле, включая болезни сердца, инсульт, рак и нейродегенеративные заболевания, такие как деменция, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз (РС) и боковой амиотрофический склероз (БАС).
