Клетки сердечной мышцы, полученные из стволовых клеток, проявляют поразительную приспособляемость к окружающей среде во время и после космического полета, по данным исследования, публикации 7 ноября в журнале отчеты о стволовой клетки. Исследователи изучили клетки на уровне сердечной функции и экспрессии генов в человеческом сердце клеток, культивируемых на борту Международной космической станции в течение 5,5 недель. Воздействия микрогравитации изменило выражение тысяч генов, но в основном нормальные паттерны экспрессии генов появилась в течение 10 дней после возвращения на Землю.
«Наше исследование является новым, поскольку он является первым, чтобы использовать человека индуцированных плюрипотентных стволовых клеток для изучения влияния космического полета на функции человеческого сердца», — говорит старший автор исследования Джозеф С. Ву из школы Стэнфордского университета медицины. «Микрогравитация-это среда, которая не очень хорошо понимает, с точки зрения общего воздействия на организм человека, и результаты подобных исследований могли бы помочь пролить свет на то, как клетки организма вести себя в космосе, особенно сейчас, когда мир начинает все больше и больше космических миссий, таких как полететь на Луну и Марс.»
Последние исследования показали, что космический полет вызывает физиологические изменения в сердечной функции, в том числе пониженная частота сердечных сокращений, понижается артериальное давление, и увеличение сердечного выброса. Но на сегодняшний день, большинство сердечно-сосудистых исследований микрогравитации физиологии проводились либо в non-людских моделях или на тканевом, органном или системном уровнях. Сравнительно мало известно о роли микрогравитации в оказании влияния на сердечную деятельность человека на клеточном уровне.
Чтобы ответить на этот вопрос, Ву и его коллеги (в том числе и аспирантка Алекса Wnorowski, бывший Стэнфордский аспирант Арун Шарма, теперь научный сотрудник в Седарс-Синай в Лос-Анджелесе, и бывший Стэнфордский аспирант обратился космонавт Кэтлин Рубинс) изучал человека индуцированных плюрипотентных стволовых клеток кардиомиоцитов (hiPSC-КМВ). Они генерируются hiPSC линий из трех лиц путем перепрограммирования клеток крови, а затем разделил их на hiPSC-КМВ.
Избиение hiPSC-КМВ тогда был запущен на Международную космическую станцию на борту космического корабля компании SpaceX в рамках торговой миссии снабжения службы. Параллельно hiPSC-КМВ контроля высевали на Землю для целей сравнения.
После возвращения на Землю, космос летал hiPSC-КМВ показало нормальную структуру и морфологию. Однако, они сделали адаптацию, изменяя свои картины избиения и кальция моделей переработки.
Кроме того, исследователи провели секвенирование РНК hiPSC-КМВ собраны в 4,5 недели на борту Международной космической станции, и 10 дней после возвращения на Землю. Эти результаты показали, что 2,635 генов дифференциально экспрессирующихся среди полета, после полета и наземных контрольных образцов. В частности, ген путей, связанные с митохондриальной функции было более выражено в космос летал hiPSC-КМВ. Сравнение образцов показало, что hiPSC-КМВ принять уникальный образец экспрессии генов в ходе космического полета, которая возвращается к тому, который похож на groundside управления по возвращению к нормальной гравитации.
«Мы удивлены как быстро человеческие клетки сердечной мышцы способны адаптироваться к среде, в которой они помещены, в том числе в условиях микрогравитации», — говорит Ву. «Эти исследования могут обеспечить понимание клеточных механизмов, которые могли бы принести пользу для здоровья астронавтов во время длительных космических полетов, или потенциально заложить основы новых идей в улучшении здоровья сердца на Земле».
По словам Ву, ограничения исследования включают свою короткую продолжительность и использование 2D клеточной культуре. В будущих исследованиях ученые планируют изучить воздействие космического полета и невесомости, используя более физиологически соответствующие hiPSC-производные 3D сердце тканей с различными типами клеток, включая клетки кровеносных сосудов. «Мы планируем также протестировать различные процедуры на человеческие клетки сердца, чтобы определить, если мы можем предотвратить некоторые из изменений сердечной клетки претерпевают в ходе космического полета», — говорит Ву.
Эта работа была поддержана Центром содействия развитию науки в космосе (игорные дома), Министерство обороны Национальная оборона науки и техники аспирантуре (АВ), Американская ассоциация сердца (AHA) Предускорителя общении, Национальный научный фонд научно-исследовательских стипендий программы, низ, а ага постдок, а низ директора Пионерского премии колледж прародитель клеточной биологии консорциум, Ана грант-в-помощь, Барроуз велкам Фонда инноваций в нормативно-правовой науки, и АХА создано решение следователя. BioServe космических технологий и SpaceX были партнерами по внедрению.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!