Полет в невесомости может оказывать влияние не только на чувство направления человека, но и, как оказалось, на клетки в чашках Петри. Во время сессии на Всемирной встрече, посвященной стволовым клеткам ( World Stem Cell Summit, WSCS), организованной некоммерческим Фондом регенеративной медицины, исследователи описали результаты своих исследований поведения стволовых клеток в условиях микрогравитации.

Конечно, можно смоделировать невесомые условия на Земле, но есть только один способ получить реальные результаты: отправить клетки в 400-километровой вертикальный путь к национальной лаборатории США, дислоцированной на Международной космической станции (МКС). Три вопроса, на которые ученые надеются получить ответ, проведя эксперименты на околоземной орбите:

1. Что происходит в организме космонавта?

Одними из многочисленных рисков полета в космос являются изменения в сердечно-сосудистой системе человека; некоторые данные свидетельствуют о том, что астронавты склонны к развитию аритмий и атрофий сердца. Клеточный биолог Арун Шарма рассказал аудитории WSCS, что он и его команда в Стэнфордском университете в Пало-Альто, штат Калифорния, хотят использовать МКС, чтобы получить детальный взгляд на то, что в условиях микрогравитации происходит с сердечной мышцей.

Поскольку клетки из реального человеческого сердца трудно получать и поддерживать в лабораторных условиях, команда создала новые из стволовых клеток. Они перепрограммировали клетки взрослой кожи трех человек в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые способны развиваться в различные типы клеток в организме, в том числе клетки сердца. В июле этого года миссия SpaceX CRS-9 перевезла чашки Петри с клетками сердечной мышцы для месячного пребывания на МКС. (Второй набор кардиомиоцитов из одних и тех же людей остались на Земле в качестве контроля.)

Теперь, когда клетки вернулись на Землю, команда начинает анализировать данные, собранные во время и после поездки, в том числе, какие гены были включены или выключены, изменение структур клеток и их способность сокращаться. 

2. Почему микрогравитация делает стволовые клетки более "стволовыми"?

Длинные миссии в космосе могут привести к ухудшению состояния организма, однако различные эффекты наблюдаются для некоторых типов стволовых клеток. Иммунолог Мэри Кернс-Йонкер из университета Линда в Калифорнии экспериментирует с моделируемой микрогравитацией, прикрепляя клетки-предшественники кардиомиоцитов на устройство, называемое clinostat, который вращает их постоянно, чтобы минимизировать гравитационную силу.

Ее команда обнаружила, что клетки-предшественники от новорожденных детей лучше размножаются в условиях микрогравитации и показывают признаки де-дифференцировки. "Они немного отступают назад, чтобы потом более эффективно двигаться вперед", - пояснила Мэри Кернс-Йонкер . На самом деле, она обнаружила, что условия микрогравитации могут активировать определенные генетические пути, которые являются наиболее активными при регенерации поврежденных тканей.

В марте 2017 года планируется отправка клеток из лаборатории Мэри Кернс-Йонкер на МКС, чтобы выяснить, будут ли проявляться возрастные эффекты, которые она видела, в космосе.

3. Могут ли клетки, выращенные в условиях микрогравитации, быть более эффективными в лечении заболеваний?

Команда Кернс-Йонкер уже тестирует потенциальные терапевтические эффекты клеток-предшественников кардиомиоцитов. Исследователь индуцирует сердечные приступы у взрослых овец, которым затем вводят клетки-предшественники, выделенные из сердец новорожденных овец. Если эти клетки окажутся эффективными при заживлении сердца, она надеется проверить, сможет ли микрогравитация улучшить этот метод лечения. 

Авва Зубайр, исследователь стволовых клеток в клинике Майо в Джексонвилле, штат Флорида, имеет еще более грандиозное видение будущей терапии: стволовые клетки, выращенные на борту МКС. Его работа сосредоточена на исследовании геморрагического инсульта - кровотечения, вызванного разрывом кровеносных сосудов в головном мозге. Он планирует провести клинические испытания, чтобы проверить другой тип клеток, известный как мезенхимальные стволовые клетки (МСК), для стимуляции регенерации поврежденных нейронов.

Испытания, по примерным оценкам, потребуют 100-200 миллионов таких клеток для лечения человека, но их трудно растить в лабораторных условиях - это отнимает слишком много времени. На основании ранее доказанных свидетельств того, что стволовые клетки активнее пролиферируют в условиях микрогравитации, Зубайр планирует проверить, будет ли полет в космос способствовать активной пролиферации МСК. Если да, то потребуется решить более серьезный вопрос: Можно ли выращивать клетки, готовые для использования, в орбитальных лабораториях? И будет ли по-прежнему безопасно вводить людям клетки, которые перенесли такую "космическую одиссею?"

Источник: http://www.sciencemag.org/news/2016/12/why-are-scientists-shooting-stem-...