Cercetările în spațiu stimulează studiile asupra bolilor cardiovasculare și ingineriei țesuturilor
Prin studierea și ingineria țesutului cardiac în mediul unic de microgravitație, laboratorul lui Arun Sharma descoperă noi modalități de a proteja și repara inima afectată.
Dr. Sharma a prezentat astăzi la cea de-a 46-a Întâlnire anuală și sesiuni științifice ale Societății Internaționale pentru Transplantul de Inimă și Plămâni (ISHLT) în Toronto.
El a descris spațiul ca pe un mediu yin-yang care accelerează îmbătrânirea și degradarea țesuturilor, dar oferă și un cadru ideal pentru creșterea țesuturilor cardiace tridimensionale și a plasturilor din celule stem specifice pacienților.
Experimentele legate de bolile cardiace efectuate în spațiu oferă rezultate rapide.
„În microgravitație, decondiționarea cardiovasculară este accelerată; inima și mușchii se slăbesc mult mai repede decât pe Pământ”, a spus Dr. Sharma, director al Centrului de Cercetare în Medicină Spațială de la Cedars-Sinai din LA. „Acest lucru ne permite să studiem modificările asemănătoare bolii, cum ar fi slăbirea contractilității și schimbările metabolice, în câteva săptămâni în loc de ani.”
Printre proiectele lui Dr. Sharma se numără experimente pe Stația Spațială Internațională privind mecanismele celulare care stau la baza insuficienței cardiace, precum și utilizarea celulelor stem pentru a produce mini-organe cardiace.
„Obținerea unei înțelegeri mai bune a modului în care mușchiul cardiac eșuează și se recuperează poate îmbunătăți, de asemenea, optimizarea înainte de transplant, menținând inimile pacienților și alte organe într-o stare mai bună în timp ce așteaptă un organ donator”, a spus el.
Microgravitația poate fi folosită, de asemenea, pentru a fabrica organoizi cardiaci sau organe miniaturale 3D care simulează funcția normală a inimii. Organoizii cardiaci sunt utilizați pentru a identifica noi ținte pentru medicamente concepute pentru a încetini progresia insuficienței cardiace și pentru a îmbunătăți îngrijirea post-transplant prin oferirea de informații despre modul în care țesutul cardiac se adaptează, se remodela sau se decondiționează sub stres.
Mediul de microgravitație ajută la producerea unor terapii robuste.
„Microgravitația îmbunătățește, de asemenea, structura 3D și rețelele de vase de sânge în țesutul ingineriat”, a adăugat el. „Fabricarea îmbunătățită în spațiu ar putea facilita bioprintarea unor plasturi cardiaci mai puternici și mai fiziologici.”
Plasturii din celule stem pluripotente induse (iPSC) sunt concepuți pentru a stabiliza sau repara parțial inimile care eșuează, câștigând timp și reducând numărul pacienților care au nevoie de înlocuiri complete de organ.
„Plasturii iPSC sunt produși aici pe Pământ ca terapii de punte pentru pacienții cu insuficiență cardiacă severă care așteaptă un transplant complet de inimă”, a spus Dr. Sharma. „Un mediu de microgravitație oferă potențialul de a produce plasturi mai groși și mai robuști, mai puțin predispuși la colaps sub gravitație atunci când sunt aduși înapoi pe Pământ”, a afirmat el.
Pe termen lung, Dr. Sharma a menționat că cercetările în spațiu ar putea permite o organizare 3D mai precisă a celulelor și matricei extracelulare, ceea ce ar putea conduce la obținerea unor valve, conducte și structuri de suport mai durabile sau mai fiziologice.
„Pentru programele de transplant, aceasta ar însemna înlocuiri de valve mai durabile și reparații structurale, mai puține re-intervenții și, posibil, o întârziere a necesității unui transplant complet în unele cazuri”, a subliniat el. „Dacă microgravitația ne permite să producem țesuturi cardiace 3D mai mari, bine vascularizate, am putea eventual să inginerizăm porțiuni substanțiale de miocard potrivite pentru a acoperi infarcte mari sau chiar pentru a înlocui secțiuni ale unei inimi transplantate care eșuează.”
Activitatea laboratorului lui Dr. Sharma face parte din viziunea pentru fabricarea la cerere de organe sau țesuturi, cum ar fi celulele cardiace derivate din iPSC din fundaluri genetice specifice sau fenotipuri de boală.
Întâlnirea anuală și sesiunile științifice ale ISHLT se desfășoară în perioada 22–25 aprilie la Centrul de Convenții Metro Toronto din Toronto, ON, Canada.
