Почему ученые пытаются изготовить органы в космосе? NASA/Центр исследований Эймса/Доминик Харт» width=»800″ width=»800″ height=»480″/>
Эта система биокультуры позволит биологам узнать о том, как космос влияет на здоровье человека, изучая клетки, выращенные в условиях микрогравитации на Международной космической станции. Кредит: НАСА/Исследовательский центр Эймса/Доминик Харт

Гравитация может стать серьезным недостатком, когда вы пытаетесь вырастить органы.

Вот почему эксперименты в космосе так ценны. Они открыли новый взгляд на биологические науки, в том числе на создание тканей человека.

Гравитация влияет на клеточное поведение, влияя на то, как белок и гены взаимодействуют внутри клеток, создавая поляризованную ткань, что является фундаментальным шагом для естественного развития органов. К сожалению, гравитация против нас, когда мы пытаемся воспроизвести сложные трехмерные ткани в лаборатории для медицинской трансплантации. Это сложно из-за внутренних ограничений биореакторов, используемых на Земле.

Я биолог по стволовым клеткам и интересуюсь здоровьем и развитием мозга. Моя лаборатория изучает, как человеческий мозг формируется в утробе матери и как изменения в этом процессе могут иметь пожизненные последствия для поведения человека, такие как аутизм или шизофрения. Часть этой работы включает выращивание клеток мозга в космосе.

Выращивание тканей и органов в лаборатории

Для создания организованных тканей в лаборатории ученые используют каркасы, чтобы обеспечить поверхность для прикрепления клеток на основе заранее определенной жесткой формы. Например, искусственная почка нуждается в структуре или каркасе определенной формы для роста клеток почки. Действительно, эта стратегия помогает ткани организоваться на ранних стадиях, но создает проблемы в долгосрочной перспективе, такие как возможные иммунные реакции на эти синтетические каркасы или неточные структуры.

Напротив, в условиях невесомости клетки могут свободно самоорганизовываться в правильную трехмерную структуру без необходимости использования каркасной подложки. Удаляя гравитацию из уравнения, мы, исследователи, могли бы изучить новые способы построения человеческих тканей, таких как хрящи и кровеносные сосуды, которые не содержат скаффолдов, имитируя их естественное расположение клеток в искусственных условиях. Хотя это не совсем то, что происходит в матке (ведь матка также подвержена гравитации), условия невесомости дают нам преимущество.

И это именно то, что происходит на Международной космической станции.

Эти эксперименты помогают исследователям оптимизировать рост тканей для использования в фундаментальной науке, персонализированной медицине и трансплантации органов.

Но есть и другие причины, по которым мы должны производить органы в космосе. Долгосрочные космические миссии создают серию физиологических изменений в организме космонавтов. Хотя некоторые из этих изменений со временем обратимы, другие — нет, что ставит под угрозу будущие полеты человека в космос.

Изучение тел астронавтов до и после их миссии может выявить, что не так с их органами, но дает мало информации о механизмах, ответственных за наблюдаемые изменения. Таким образом, растущие ткани человека в космосе могут дополнить этот тип исследования и выявить способы противодействия ему.

Наконец, все формы жизни, о которых мы знаем, развивались в присутствии микрогравитации. Без гравитации наш мозг мог бы развиваться по другой траектории, или наша печень не могла бы фильтровать жидкости, как это происходит на Земле.

Воссоздав зародышевое образование органов в космосе, мы можем предвидеть, как будет развиваться человеческое тело в утробе матери. В моей лаборатории проводится несколько исследовательских инициатив с использованием органоидов человеческого мозга на МКС, направленных на изучение влияния невесомости на развивающийся человеческий мозг. Эти проекты будут иметь серьезные последствия для будущей человеческой колонизации (могут ли люди успешно размножаться в космосе?). Эти исследования также улучшат поколение искусственных органов, которые используются для тестирования лекарств и лечения на Земле. Будут ли более эффективные методы лечения заболеваний нервной системы и нейродегенеративных заболеваний, от которых страдают миллионы людей, получить результаты исследований в космосе?




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *