Detección de proteínas estructurales del corazón teñidas de verde en células derivadas de células madre. El núcleo es de color azul. Fuente: Antonio Rampoldi, Laboratorio de células madre de cardiomiocitos, Facultad de Medicina de la Universidad de Emory
En preparación para el experimento a bordo de la Estación Espacial Internacional, los científicos investigaron nuevas formas de cultivar células cardíacas vivas para estudios de microgravedad. Descubrieron que la criopreservación, el proceso de almacenar células a -80 ° C, facilita el transporte de estas células al laboratorio en órbita, proporcionando más flexibilidad en los programas de lanzamiento y operación. Este proceso podría beneficiar a otras investigaciones biológicas en el espacio y en la Tierra.
El estudio, MVP Cell-03, cultivó células precursoras del corazón en una estación espacial para investigar cómo la microgravedad afecta la cantidad de células producidas y cuántas de ellas sobreviven. Estas células precursoras tienen el potencial de usarse en el modelado de enfermedades, el desarrollo de fármacos y la medicina regenerativa, por ejemplo, utilizando células cardíacas cultivadas para reponer las dañadas o perdidas debido a una enfermedad cardíaca.
Investigaciones anteriores sugieren que el cultivo de tales células en microgravedad simulada aumenta la eficiencia de su producción. Sin embargo, el uso de cultivos de células vivas en el espacio presenta desafíos únicos. Por ejemplo, el experimento MVP Cell-03 debe ejecutarse dentro de un cierto período de tiempo cuando las células se encuentran en la etapa correcta. Los cambios de vuelo y la disponibilidad de la tripulación pueden provocar retrasos que afecten la investigación.
“A veces, un vuelo se retrasa y los investigadores tienen que preparar montones de celdas de repuesto”, dijo Chunhui Xu de la Facultad de Medicina de la Universidad Emory en Atlanta, investigador principal de MVP Cell-03. “Los astronautas se enfrentan a una abrumadora cantidad de trabajo el día que llega la investigación, pero estas células necesitan un medio fresco de inmediato. Pensamos que deberíamos haber desarrollado este procedimiento antes “.
La astronauta de la NASA Jessica Meir organiza la investigación MVP Cell-03 dentro de la guantera portátil de la Estación Espacial Internacional en marzo de 2020. Fuente: NASA
Por lo tanto, su laboratorio realizó experimentos sobre nuevos métodos de transporte y cultivo de células cardíacas. Sus resultados, publicados recientemente en la revista Biomaterials, muestran que la criopreservación no parece afectar a las células e incluso ofrece el beneficio adicional de proteger a las células de la gravedad excesiva que se produce durante el despegue.
“La criopreservación puede reducir significativamente el efecto del lanzamiento, por lo que la investigación solo puede observar los efectos ambientales en la órbita terrestre baja”, dijo Marc Giulianotti, director de programa del Laboratorio Nacional de EE. UU. De la ISS, que patrocinó el estudio. “Esta técnica también abre la posibilidad de experimentos en entornos lunares o del espacio profundo. Incluso podría aportar importantes beneficios a la investigación terrestre en términos de transporte de células y tejidos en todo el país o en todo el planeta ”.
El equipo de Xu también comparó el nuevo medio de cultivo celular, que no requiere dióxido de carbono, con el medio estándar actual que lo hace, y no encontró diferencias entre los dos. El dióxido de carbono agrega peso y volumen, y costos, durante un lanzamiento al espacio. El equipo de investigación también probó varias modificaciones a los medios de cultivo para mejorar los procedimientos de criopreservación.
Las células cardíacas criopreservadas llegaron a la estación espacial en marzo de 2020. Los astronautas las descongelaron y las cultivaron con éxito, generando células cardíacas latentes. Fueron devueltos a la Tierra después de 22 días de vuelo espacial.
“No hay razón para creer que esto no se pueda hacer con otros tipos de células”, dice Giulianotti. “Facilita mucho el trabajo de los investigadores. Pueden trabajar en su propio horario de envío de células a la estación sin tener que comenzar el experimento tan pronto como la cápsula esté allí cuando haya una loca prisa por hacer todo. las células vivas mientras viajan reducen la huella del experimento y el costo de los materiales ”.
Xu dice que el equipo presentó los resultados ahora porque pensaron que sería útil para otras investigaciones en el espacio y con este tipo de células.
“Pensamos que la criopreservación podría beneficiar a tantas aplicaciones diferentes y podemos imaginar muchas situaciones en las que un sustrato independiente del dióxido de carbono sería bastante útil”, dice Xu.
Giulianotti llama a estos resultados un paso significativo en la investigación espacial de próxima generación. “En el Laboratorio Nacional, podemos imaginar bancos de líneas celulares que simplemente se pueden extraer para iniciar un experimento. Tiene un gran potencial para el futuro “.