Das Herz-Kreislauf-Forschungsinstitut des Mount Sinai schickt im Rahmen der 29. kommerziellen SpaceX-Nachschubmission der NASA, die am Donnerstag, dem 9. November, startete, zum ersten Mal biotechnologisch hergestellte menschliche Herzmuskelzellen und Mikrogewebe in den Weltraum. Die Mission „SpaceX CRS-29“ sendet wissenschaftliche Forschungsergebnisse zur Internationalen Raumstation (ISS), wo die Proben etwa 30 Tage bleiben, bevor sie zur Erde zurückkehren.
Mit diesem Experiment wollen Forscher der Icahn School of Medicine am Mount Sinai ein besseres Verständnis dafür gewinnen, wie sich Herzmuskelzellen oder Kardiomyozyten an extreme biologische Belastungen anpassen und wie sich Mikrogravitation und andere Merkmale der Raumfahrt auf die Funktion von Kardiomyozyten auswirken. Die Ergebnisse werden Wissenschaftlern dabei helfen, bessere Möglichkeiten zur Untersuchung der Herzzellbiologie in zukünftigen Weltraumexperimenten zu finden.
Das Verständnis der Fähigkeiten und Grenzen solcher Herzzellen zum Überleben ist nicht nur wichtig für die Gesundheit von Astronauten, sondern auch ein erster Schritt in Richtung zukünftiger Bemühungen in der weltraumgestützten Gewebezüchtung, der Herstellung von Organoiden und dem Biodruck, die allesamt wichtige Akteure in der aufstrebenden Wirtschaft sind der Bioproduktion in der Mikrogravitationsumgebung, die als niedrige Erdumlaufbahn bekannt ist.
Mount Sinai arbeitet mit Space Tango zusammen, um dieses Experiment durchzuführen. Space Tango ermöglicht den Zugang zur Mikrogravitation für Forschungs- und Entwicklungszwecke auf der ISS. Space Tango wird das Gewebe des Mount Sinai verwalten, das in einzelnen kleinen Versuchsbehältern namens Kryoröhrchen versiegelt und in einer größeren Sicherheitseinheit namens CubeLab untergebracht wird.
Diese 1-Milliliter-Fläschchen enthalten außerdem Zellkulturmedien und Zusatzstoffe, die dazu beitragen, die Herzmuskelzellen über einen längeren Zeitraum am Leben zu halten. Einige werden geschlagen und andere chemisch angehalten, um ihren Stoffwechsel zu reduzieren und zu sehen, ob ihr Überleben beeinträchtigt wird. Sobald die Frachtkapsel mit den Forschungsergebnissen auf der ISS eintrifft, werden die Astronauten das CubeLab in einer speziellen Space Tango-Einrichtung unterbringen. Nach etwa 30 Tagen werden die Astronauten die Proben zur Erde zurückbringen und die Forscher des Mount Sinai werden mit ihren Analysen beginnen.
Astronauten leiden bei Weltraummissionen häufig unter Anzeichen einer Herzinsuffizienz aufgrund extremer Bedingungen, die den Alterungsprozess zu beschleunigen scheinen. Ihre Symptome ähneln dem, was den Menschen auf der Erde passiert, wenn sie älter werden oder bettlägerig sind, jedoch in einem beschleunigten Tempo und in einem jüngeren Alter. Die Ergebnisse dieses Experiments könnten Forschern dabei helfen, neue Wege zum Schutz der Herzgesundheit von Astronauten im Weltraum zu finden und neue Therapien für Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei alternden Bevölkerungsgruppen auf der Erde zu entwickeln.
„Dieses Projekt wird uns helfen, die Auswirkungen von Mikrogravitation und Raumfahrt auf künstlich hergestellte menschliche Herzmuskelzellen und Mikrogewebe zu verstehen und wird zum ersten Mal testen, wie sich diese hochaktiven schlagenden Herzmuskelzellen an einen Monat anpassen, in dem sie solch extremen Bedingungen ausgesetzt sind.“ Einer der aufregenden Aspekte des Experiments besteht darin, dass die Proben nach ihrer Rückkehr zur Erde lebend zum Berg Sinai transportiert werden, sodass wir testen können, wie sich die Gewebe bei ihrer Rückkehr verhalten“, erklärt Kevin Costa, Ph.D., das Projekt Leiter und außerordentlicher Professor für Medizin (Kardiologie) am Icahn Mount Sinai.
„Wenn wir besser verstehen, wie diese manipulierten Herzzellen und -gewebe funktionieren, können wir neue Wege finden, Astronauten zu schützen, damit sie länger im Weltraum bleiben können, um tiefergehende Erkundungsmissionen durchzuführen. Dies wird auch Hinweise darauf liefern, wie das geht.“ die Herzen der Menschen auf der Erde besser vor den schädlichen Auswirkungen des Alterns und der Inaktivität schützen.“
Mount Sinai erzeugte diese menschlichen Herzmuskelzellproben aus induzierten pluripotenten Stammzellen eines gesunden erwachsenen Spenders. Die Zellen werden in drei verschiedenen Konfigurationen kultiviert: 2D-Monoschichten, 3D-Sphäroide und 3D-verlängerte Herzgewebeformate. Dabei soll getestet werden, ob die im Vergleich zu 2D-Kulturen physiologischeren 3D-Kulturbedingungen einen biologischen Vorteil für die Herzzellen bieten.
„Ziel des Experiments ist es, die Fähigkeit unserer manipulierten Herzzellen und Mikrogewebe zu beurteilen, in einer versiegelten Umgebung in der Schwerelosigkeit 30 Tage lang zu überleben, und die Überlebenseigenschaften mit entsprechenden Proben zu vergleichen, die in unserem Labor bei Mount Sinai’s Cardiocular Research kultiviert wurden.“ Institut. Wir testen, ob die Schwerelosigkeit die Fähigkeit des Kardiomyozyten verändert, sich an diese geschlossene Umgebung anzupassen, und ob es Unterschiede in der Biologie der Zellen gibt, die von der ISS zurückgebracht werden“, fügt Dr. Costa hinzu.
„Wir hoffen, mehr über die Auswirkungen der Mikrogravitation auf die Zell- und Gewebebiologie des menschlichen Herzens zu erfahren und die Möglichkeit zu erkunden, solche Studien in einer geschlossenen Umgebung durchzuführen, die nicht die üblichen Flüssigkeitsaustauschsysteme erfordert, die die Komplexität der Zellforschung erheblich erhöhen.“ Biologie im Weltraum.
„Da die Kosten der Raumfahrt weiter sinken und immer mehr Menschen beginnen, im Weltraum zu leben und zu arbeiten, wird es wichtig sein zu verstehen, wie sich diese Umgebung auf ihren Körper auswirkt. Miniaturisierte biotechnologisch hergestellte Gewebe sind großartige Werkzeuge, um dies zu lernen und gleichzeitig den Start zu minimieren.“ Kosten. Wir freuen uns, unsere Werkzeuge auf dem neuen Gebiet der Weltraummedizin einsetzen zu können und die Mikrogravitation als Modell für das Altern des Menschen zu nutzen“, sagt der Forscher David Sachs, Ph.D., Assistenzprofessor für Genetik und Genomwissenschaften bei Icahn Berg Sinai.