Forskere udvikler bedre måder at dyrke levende hjerteceller på på den internationale rumstation

Som en del af forberedelsen til et eksperiment ombord på den internationale rumstation, forskere udforskede nye måder at dyrke levende hjerteceller til forskning i mikrogravitation. De fandt ud af, at kryokonservering, en proces med at opbevare celler ved -80°C, gør det lettere at transportere disse celler til det kredsende laboratorium, giver mere fleksibilitet i lancerings- og operationsplaner. Processen kan gavne anden biologisk forskning i rummet og på Jorden.

Undersøgelsen, MVP Cell-03, dyrkede hjerte-precursorceller på rumstationen for at studere, hvordan mikrogravitation påvirker antallet af producerede celler, og hvor mange af dem, der overlever. Disse precursorceller har potentiale til brug i sygdomsmodellering, udvikling af lægemidler, og regenerativ medicin, såsom at bruge dyrkede hjerteceller til at genopbygge dem, der er beskadiget eller mistet på grund af hjertesygdom.

Tidligere undersøgelser tyder på, at dyrkning af sådanne celler i simuleret mikrogravitation øger effektiviteten af ​​deres produktion. Men at bruge levende cellekulturer i rummet giver nogle unikke udfordringer. MVP Cell-03 eksperimentet, for eksempel, skal udføres inden for en bestemt tidsramme, når cellerne er på det helt rigtige stadie. Flyændringer og tilgængelighed af besætning kan føre til forsinkelser, der påvirker forskningen.

"Nogle gange er et fly forsinket, og efterforskere er nødt til at forberede partier og partier af backupceller, " siger Chunhui Xu fra Emory University School of Medicine i Atlanta, hovedefterforsker for MVP Cell-03. "Astronauter står over for en overvældende mængde arbejde, den dag undersøgelserne ankommer, men disse celler har brug for frisk medium med det samme. Vi troede, at vi hellere måtte udarbejde denne procedure på forhånd."

Så hendes laboratorium udførte eksperimenter med nye metoder til at transportere og dyrke hjertecellerne. Deres resultater, for nylig offentliggjort i tidsskriftet Biomaterials, viser, at kryokonservering ikke ser ud til at påvirke cellerne og endda tilbyder den ekstra fordel at beskytte cellerne mod overskydende tyngdekraft oplevet under opsendelsen.

"Cryopreservation giver dig mulighed for betydeligt at reducere effekten af ​​opsendelsen, så din forskning kun kan se på virkningerne af miljøet med lavt kredsløb om Jorden, " siger Marc Giulianotti, programdirektør for ISS US National Laboratory, som sponsorerede forskningen. "Teknikken åbner også muligheder for eksperimenter i månens eller dybe rummiljøer. Den kan endda give betydelige fordele for jordbaseret forskning med hensyn til at sende celler og væv hen over et land eller planeten."

Xus team sammenlignede også et nyt cellekulturmedium, der ikke kræver kuldioxid, med det nuværende standardmedium, som gør, og fandt ingen forskel på de to. Kuldioxid tilføjer vægt og masse - og omkostninger - til en rumopsendelse. Forskerholdet testede adskillige modifikationer af kulturmedier for også at forbedre kryokonserveringsprocedurer.

De kryokonserverede hjerteceller fløj til rumstationen i marts 2020. Astronauter optøede og dyrkede dem med succes, genererer bankende hjerteceller. De blev returneret til Jorden efter 22 dages rumflyvning.

"Der er ingen grund til at tro, at du ikke kunne gøre dette med andre celletyper, " siger Giulianotti. "Det gør tingene meget nemmere for efterforskerne. De kan arbejde på deres egen tidsplan for at sende celler til stationen uden at skulle starte eksperimentet, så snart kapslen når der, når der er et vanvittigt travlt med at få det hele gjort. Ikke at skulle holde celler i live på turen reducerer eksperimentets fodaftryk og omkostningerne til materialer."

Xu siger, at holdet rapporterede resultater nu, fordi de troede, det ville være nyttigt for anden forskning i rummet og med denne type celler.

"Vi troede, at kryokonservering kunne gavne så mange forskellige applikationer, og kan forestille sig mange situationer, hvor et kuldioxid-uafhængigt medium ville være ret nyttigt, " siger Xu.

Giulianotti kalder resultaterne for et vigtigt skridt for næste generations rumforskning. "På National Lab, vi kan forestille os banker af cellelinjer, som du bare kan trække for at starte et eksperiment. Det har et stort fremtidigt potentiale."