宇宙飛行は心臓に負担がかかるが、人工物は地球よりも宇宙でよりよく成長する

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人間の心臓は宇宙では縮むが、ヒト幹細胞から成長させたミニ心臓は、宇宙では地球上の実験室よりもはるかに早く発芽することが研究者らによって発見された。

宇宙飛行士の心に奇妙なことが起こる 微小重力。上下の感覚がなくなると、体内の血液の流れが変わってしまいます。より多くの体液が頭に集まり、突然、脚だけでなく心臓そのものも減ります。抵抗に抗して体を押す必要がない 重力心臓は縮小し、弱くなり、形状が変化し、より円形になります。

心筋細胞さえもペトリ皿の中で飛び交っています。 国際宇宙ステーション (ISS) が劣化します。収縮する能力が低下し、代謝が変化します。しかし、研究者らがISS内で幹細胞から人間のミニ心臓を成長させようとしたところ、より簡単に、より大量に生産できることがわかったと、ロサンゼルスのシーダーズ・サイナイ病院の宇宙医学研究センター所長アルン・シャルマ氏はSpace.comに語った。

「一方で、それ以前に作られたものは低重力にさらされており、微重力にさらされると劣化して弱くなる可能性があります」とシャルマ氏は言う。 「その一方で、実際には宇宙でそれらのものを一から作っていることになります。重力が低いことで製造プロセスが促進されている可能性があります。」

2016年から心臓細胞の実験をISSに送っているシャルマ氏は、彼のチームの最新の研究結果を国際会議で発表した。 46 年次総会 4月25日にトロントで国際心臓肺移植学会学術セッションが開催される。

過去50年にわたり、研究者たちは人間の作り方を学びました。 幹細胞 それらは人間の心臓オルガノイドに成長し、本質的には、本物の心臓のように動作し始める、自己組織化されたクラスター化された心臓細胞で作られたプロト心臓です。幹細胞は人間の胎児に見られる普遍的な細胞で、赤ちゃんの体の成長に伴ってあらゆる種類の人間の細胞になることができます。幹細胞は、成人の血液細胞や皮膚細胞から研究室でリバースエンジニアリングすることもできます。適切なタンパク質を適切なタイミングで添加すると、これらの幹細胞を誘導して実験室でわずか数週間で三次元の鼓動する心臓オルガノイドに成長させることができます。

シャルマ氏によると、こうしたミニ心臓を大規模に作製するために、研究者らは微小重力を効果的に模倣するバイオリアクターを使用しているという。

「私たちはサスペンションバイオリアクターと呼ばれるものを使用しています。 [the heart cells] 「細胞はこのように成長するのが大好きです。」とシャルマ氏は言いました。しかし、それらを強制的に浮遊状態にするには、通常、回転させて、細胞が感知できるある種の力を導入する必要があります。それに、彼らはいつもこのように興奮しているのが好きではありません。」

しかし、宇宙では、浮遊は何の厄介な撹拌もなく自然に起こります。そして細胞もそれを気に入っているようです。

「オルガノイド生産に関しては、非常に大幅な増加が見られました」とシャルマ氏は語った。しかし、結果はまだ公表されていないため、宇宙実験で地球上の原子炉と比べてどれだけ多くの心臓オルガノイドが製造されたかについては明らかにしなかった。

「この作品の規模は非常に印象的だと言えます」と彼は言いました。 「この方法で作れるオルガノイドの数だけです。」

物を宇宙に打ち上げるには明らかに費用がかかりますが、将来的にはオルガノイドや心臓組織が打ち上げられるとシャルマ氏は考えています。 宇宙で3Dプリント 心臓移植を待っている心臓損傷患者を助けるために使用できる可能性があります。

宇宙で製造されたプロトハートはまだ人間の患者には使用されておらず、今のところ試験は計画されていないとシャルマ氏は述べた。研究者たちは現在、生物工学的に誘導されたヒト幹細胞から作られた心筋パッチをテスト中です 地球 心臓損傷を負った患者の命を楽にするために。人間の心臓は壊れた筋肉を自分で修復することができないため、外部からの助けが必要です。最新の研究結果に基づいて、宇宙で作られたパッチとオルガノイドは優れた品質である可能性があるとシャルマ氏は考えています。

「微小重力環境は、地球に持ち帰ったときに重力で崩壊する可能性が低い、より厚くて丈夫なパッチを生成する可能性を提供します」と彼は言いました。

規制のため、宇宙で培養されたミニ心臓は人体実験に至るまでに何年もかかる可能性がある。シャルマ氏は、このオルガノイドはまず心臓病の新薬を試験するために使用されるだろうと考えている。

心臓病というのは、 早死の主な原因 世界中で 毎年、世界中で数百万人が心臓病で亡くなっています。損傷した心筋を再生する幹細胞療法は、今後最も有望な画期的な治療法の一つです。

シャルマ氏のチームは、さらに多くの心臓細胞の実験を宇宙ステーションに送ることを計画している NASAのSpaceX CRS-35 補給ミッションは8月までに開始される予定だ。