درحالیکه گرانش صفر باعث کوچک و دایرهای شدن قلب فضانوردان میشود، محققان کشف شگفتانگیزی دارند: قلبهای مصنوعی ساخته شده از سلولهای بنیادی انسان، در محیط فضا بسیار سریعتر و بهتر از آزمایشگاههای زمینی رشد میکنند.
به گزارش سیناپرس، سفر فضایی برای قلب دشوار است، با این حال قلبهای مصنوعی در فضا بهتر از زمین رشد میکنند. قلب انسان در فضا کوچک میشود، اما محققان دریافتهاند که قلبهای کوچک رشد یافته از سلولهای بنیادی انسان در فضا به طور قابل توجهی سریعتر از آزمایشگاههای روی زمین رشد میکنند.
اتفاقات عجیبی برای قلب فضانوردان در شرایط بیوزنی رخ میدهد. بدون حس گرانش یا جاذبه، جریان خون در بدن تغییر میکند. مایع بیشتری در سر جمع میشود و ناگهان نه تنها در پاها، بلکه در خود قلب نیز مقدار کمتری از خون وجود دارد. قلب که مجبور نیست بدن را در برابر مقاومت گرانش یاری کند، کوچک و ضعیف میشود و حتی شکل خود را تغییر میدهد و دایرهایتر میشود.
حتی سلولهای ماهیچه قلب که در ظروف پتری به ایستگاه فضایی بینالمللی(ISS) منتقل میشوند، رو به زوال میروند. توانایی انقباض آنها کاهش مییابد و متابولیسم آنها تغییر میکند.
با این حال، آرون شارما(Arun Sharma)، مدیر مرکز تحقیقات پزشکی فضایی در بیمارستان سیدارس-سینای(Cedars-Sinai) در لسآنجلس میگوید وقتی محققان سعی کردند قلبهای کوچک انسانی را از سلولهای بنیادی در ایستگاه فضایی بینالمللی پرورش دهند، دریافتند که میتوانند آنها را راحتتر و در مقادیر بیشتر تولید کنند.
وی افزود: از یک طرف، چیزهایی را دارید که قبلاً ساخته شدهاند و در معرض گرانش کم قرار میگیرند و به طور بالقوه در طول قرار گرفتن در معرض ریزگرانش رو به زوال میروند و ضعیفتر میشوند. از طرف دیگر، شما در واقع آن چیزها را از ابتدا در فضا میسازید. این امکان وجود دارد که فرآیند تولید با گرانش کم تسهیل شود.
شارما که از سال ۲۰۱۶ آزمایشهای سلولهای قلبی را به ایستگاه فضایی بینالمللی ارسال میکند، نتایج آخرین کار تیمش را در چهل و ششمین نشست سالانه و جلسات علمی انجمن بینالمللی پیوند قلب و ریه در تورنتو در ۲۵ آوریل ارائه داد.
محققان در پنج دهه گذشته آموختهاند که چگونه سلولهای بنیادی انسان را به ارگانوئیدهای قلب انسان تبدیل کنند. اساساً یعنی قلبهای اولیه ساخته شده از سلولهای قلبی خوشهای خودسازمانیافته که مانند یک قلب واقعی رفتار میکنند.
سلولهای بنیادی، سلولهای جهانی هستند که در جنین انسان یافت میشوند و میتوانند با رشد بدن نوزاد به هر نوع سلول انسانی تبدیل شوند. سلولهای بنیادی همچنین میتوانند در آزمایشگاهها از پوست یا سلولهای خونی بالغ مهندسی معکوس شوند. با افزودن پروتئینهای مناسب در زمان مناسب، میتوان این سلولهای بنیادی را تنها در عرض چند هفته در آزمایشگاهها به ارگانوئیدهای قلب تپنده و سهبعدی تبدیل کرد.
شارما میگوید محققان برای ساخت این قلبهای کوچک در مقیاس بزرگ، از بیورآکتورهایی استفاده میکنند که به طور مؤثر شرایط بیوزنی را تقلید میکنند.
وی افزود: ما از چیزهایی به نام بیورآکتورهای تعلیقی استفاده میکنیم که سلولهای قلب را مجبور به شناور شدن میکنند. سلولها عاشق رشد به این شکل هستند، اما برای معلق کردن آنها، معمولاً باید آنها را بچرخانید و نوعی نیرو وارد کنید که سلولها بتوانند آن را حس کنند و آنها دوست ندارند که همیشه به این شکل آشفته باشند.
با این حال، شناور شدن در فضا به طور طبیعی و بدون هیچ گونه تکان ناراحتکنندهای اتفاق میافتد و به نظر میرسد سلولها این را دوست دارند.
شارما میگوید: ما شاهد افزایش بسیار قابل توجهی در تولید ارگانوئید بودهایم. با این حال، وی از مشخص کردن تعداد بیشتر ارگانوئیدهای قلبی که آزمایشهای فضایی در مقایسه با رآکتورهای زمینی تولید کردهاند، خودداری کرد، زیرا نتایج هنوز منتشر نشده است.
وی افزود: میتوانم بگویم که مقیاس تولید چیزی بسیار چشمگیر بوده است؛ فقط تعداد ارگانوئیدهایی که میتوانیم به این روش بسازیم.
ارسال وسایل به فضا مسلماً پرهزینه است، اما شارما فکر میکند که در آینده، ارگانوئیدها یا بافت قلب چاپ سهبعدی شده در فضا میتوانند برای کمک به بیماران مبتلا به آسیب قلبی که در انتظار پیوند قلب هستند، استفاده شوند.
شارما میگوید: هنوز هیچ قلب اولیه رشد یافته در فضا در بیماران انسانی استفاده نشده است و تاکنون هیچ آزمایشی برنامهریزی نشده است. محققان در حال حاضر در حال آزمایش تکههای عضله قلب ساخته شده از سلولهای بنیادی انسانی القایی هستند که در زمین مهندسی زیستی شدهاند تا زندگی بیماران مبتلا به آسیب قلبی را آسانتر کنند. قلب انسان نمیتواند عضلات شکسته خود را به تنهایی ترمیم کند، بنابراین به کمک خارجی نیاز است. بر اساس آخرین نتایج تحقیقات، شارما فکر میکند که تکهها و ارگانوئیدهای ساخته شده در فضا ممکن است از کیفیت بالاتری برخوردار باشند.
وی میگوید: محیط ریزگرانش، پتانسیل تولید تکههای ضخیمتر و محکمتری را دارد که هنگام بازگشت به زمین کمتر در معرض فروپاشی تحت گرانش قرار میگیرند.
به دلیل مقررات، ممکن است سالها طول بکشد تا مینی قلبهای رشد یافته در فضا به آزمایشهای انسانی برسند. شارما فکر میکند که این ارگانوئیدها ابتدا برای آزمایش داروهای جدید بیماری قلبی استفاده خواهند شد.
به نقل از ایسنا، بیماری قلبی یکی از علل اصلی مرگ زودرس در سراسر جهان است. میلیونها نفر در سراسر جهان هر ساله به دلیل بیماری قلبی جان خود را از دست میدهند و درمانهای سلولهای بنیادی که عضله قلب آسیبدیده را بازسازی میکنند، از جمله امیدوارکنندهترین درمانهای نوآورانه در افق هستند.
تیم تحقیقاتی شارما قصد دارد آزمایشهای بیشتری روی سلولهای قلب را با ماموریت تامین مجدد شرکت اسپیسایکس موسوم به CRS-35 ناسا به ایستگاه فضایی ارسال کند که قرار است در ماه اوت پرتاب شود.