Tüvirakkude uurimine leiab ainulaadse labori - rahvusvahelise kosmosejaama
Kosmos on inimkudede tundmaõppimiseks pikk tee, kuid teadlaste pilgud on tähtede poole suunatud.
Selle aasta alguses saatis Zürichi ülikooli (UZH) teadlaste rühm 250 katseklaasi hoolikalt ettevalmistatud inimese tüvirakkudega USA rahvusvahelisse kosmosejaama (ISS) laboratooriumisse. Nad tahtsid uurida, kuidas ISS-i peaaegu kaalutu mikrogravitatsiooniline keskkond neid ehitusplokkide rakke mõjutab, lootes mõista mõningaid nende kasvu, jagunemise ja kudedeks moodustumise saladusi.
Tüvirakud on spetsiaalsed 'üldised' rakud, millel on potentsiaal areneda spetsiifilisteks rakudeks, näiteks need, mis moodustavad lihaseid, verd, aju ja muid kudesid. Samuti võivad nad end jagada ja uuendada. Teadlaste sõnul muudab need hindamatuks potentsiaalse varuressursina keha parandamiseks haiguse või vigastuse korral.
Reklaam Story jätkub reklaami allTüvirakkudel põhinevaid ravimeetodeid on hakatud kasutama vähi, südamehaiguste, neuroloogiliste haiguste, maksatsirroosi, artriidi ja seljaaju vigastuste korral. Teadlased kaaluvad isegi tüvirakkudel põhinevaid ravimeetodeid covid-19 ravi ja katsetavad neid laboris.
Inimese tüvirakud pärinevad erinevatest allikatest, sealhulgas embrüo kudedest (väljavisatud embrüod, nabaväädiveri või lootevesi) ja mitteembrüonaalsetest kudedest (esinevad inimkehade elundites ja kudedes). Nende rakkude kohta on endiselt palju teadmata, näiteks kuidas nad eristuvad teist tüüpi rakkudeks või kuidas nad jagunevad ja paranevad.
Teadlased loodavad, et nende omaduste uurimine madalal Maa orbiidil (kuni 1200 miili planeedi pinnast) võib aidata vastata mõnele neist küsimustest. See omakorda suunab teadlasi, kes töötavad parema tüvirakuteraapia väljatöötamise nimel, ning potentsiaalselt aitab neil ka katsetada ravimeid inimese rakkudega, ilma et oleks vaja loomkatseid läbi viia.
Reklaam Story jätkub reklaami all“Kaalutus loob hoopis teistsuguse . . . keskkond, millel on fundamentaalne mõju bioloogilistele protsessidele, ”ütleb Oliver Ullrich, UZH kosmosekeskuse direktor ning anatoomia/gravitatsioonibioloogia ja rakubiomehaanika õppetooli juhataja. “ISS-il õnnestus meil toota oluliselt suuremaid . . . diferentseeritud kude inimese tüvirakkudest [kui me suudaksime Maal] . . . Me ei tea, miks tüvirakud nii suurepäraselt eristuvad. . . kaaluta olekus. Alusuuringud suudavad ühel päeval sellele küsimusele vastata.
Seni on tema sõnul eesmärk arendada biotehnoloogiaid, mis suudaksid inimesi Maal aidata.
Mõned tüvirakkude saladused võivad ilmneda mõnest teisest kosmosetööst, koostööst San Diegos Sanfordi tüvirakkude kliinilise keskuse California ülikooli ja Kyy osariigis Lexingtonis asuva inseneriettevõtte Space Tango vahel, mis toodab spetsiaalseid automatiseeritud platvorme, mis võimaldavad teadlastel teha kosmoses tervise- ja tehnoloogiauuringuid.
Reklaam Story jätkub reklaami allAprillis määras NASA UCSD-le ja Space Tangole 5 miljoni dollari suuruse toetuse, et arendada ISS-is välja uus labor nimega Integrated Space Stem Cell Orbital Research (ISSCOR, hääldatakse 'I skoor') ja käivitada järgmisel aastal hulk tüvirakkude katseid.
Catriona Jamieson, UCSD Mooresi vähikeskuse asedirektor, on üks koostöös osalejatest. Tema projekt uurib, kuidas rakud vananedes vähiks muutuvad, kuidas vähk inimestel tekib ja inimkeha immuunsüsteemi lagunemine.
Mõnikord, ütleb ta, põhjustavad meie luuüdi tüvirakkude mutatsioonid vähieelseid rakke, mis võivad põhjustada leukeemiat. Maal võib päikese ultraviolettkiirgust eemal hoidva osoonikihi kaitse all see heade rakkude vähkkasvajaks muutumise protsess kesta aastakümneid. Kosmoses, teisel pool osoonikihti, puutuvad verd moodustavad tüvirakud päikese ioniseeriva kiirgusega kokku, mistõttu nad muutuvad palju kiiremini vähieelseks.
Reklaam Story jätkub reklaami allSee kiirendatud ajakava võimaldab tema meeskonnal uurida, kuidas terved vererakud muutuvad pahaloomuliseks, ilma et oleks vaja oodata aastaid, et protsessi Maal korrata.
Maal asuvas laboris kasvavad rakukultuurid ühes kihis – mõelge sellele kui kahemõõtmelisele struktuurile –, sest gravitatsioon põhjustab settimist ja sööde surub rakke alla. Selle tulemusena vajavad Ullrichi sõnul teadlased maatriksit või karkassi, et toetada kasvavat kude kolmes mõõtmes.
'Kaalutus keskkonnas [nagu ruum] näitavad rakud ruumiliselt piiramatut kasvu ja kogunevad keerukateks 3-D [struktuurideks],' ütleb ta. See avab võimaluse nendest 3-D rakuagregaatidest genereerida 'makrokudesid' - elundeid. Ullrich ütleb.
Lugu jätkub kuulutuse allUllrichi eksperimendi UZH katseklaasid jõudsid aprillis tagasi Maale Californias Cape Canaveralis, kuid Covid-19 reisipiirangud takistasid proovide ohutut ja kontrollitud temperatuuriga transportimist Zürichisse üksikasjalikuks analüüsiks. Ullrichi töörühm võis aga virtuaalse kaugvaatluse põhjal kinnitada, et proovid olid kasvatanud rohkem luud, kõhred ja muud eluskuded, kui oleks olnud võimalik sama ajaga Maal. Ullrich on oma analüüsiga ettevaatlik – 'näeb hea välja,' on kõik, mida ta on valmis praegu ütlema.
Veel üks käimasolev kosmoses olev tüvirakukatse pärineb UCSD Alysson Muotri laborist. Muotri meeskond töötab tüvirakkudega, mis diferentseeruvad ajukoeks. 'Kui mõistame, kuidas mikrogravitatsioon võib kiirendada [rakkude] küpsemist, saame aru [selle] mõjust astronautide ajus, aga ka . . . Kasutage seda mudelina, et mõista haigusi, mis on juba ammu alanud, nagu Alzheimeri tõbi või dementsus, 'ütleb ta. Lisaks NASA koostööle on Muotril ISS-is käimas veel üks tüvirakkude eksperiment. Selle esimene kasulik koormus suurenes 2019. aasta lõpus ja ta loodab saata järelkontrolli 2020. aasta lõpuks, enne oma NASA projekti järgmise aasta alguses.
ISS-is on ruumid piiratud, seega on biomeditsiiniliste kosmoseuuringute üheks väljakutseks hoida katsete füüsiline jalajälg võimalikult väikesena.
Lugu jätkub kuulutuse allSee juhtub spetsiaalse 'uurimis-in-a-box' mooduli, nimega CubeLab, abil, kus tüvirakkude katseid tehakse orbiidil olles. CubeLab on piisavalt väike, et 'mahtuks minu auto pagasiruumi,' ütleb Jamieson. Selle sees tuleb täpselt kalibreerida nii katse füüsilised osad kui ka süsteemi automatiseerimine ja kaugseire.
Jamieson lisab, et katsete kaugelt jälgimine ja jälgimine on suur väljakutse, sest erinevalt Maa laborist ei saa teadlased vajaduse korral sisse ja välja hüpata ning piiratud kohandusi saab teha eemalt.
'Mõnikord võib mikrogravitatsioon olla probleem, ' ütleb Muotri.
Näiteks mängib gravitatsioon Maal oma rolli elektrilise aktiivsuse registreerimiseks vajalike elektroodide hoidmisel kudedes. 'Kosmoses hakkavad nad hõljuma, ' ütleb Muotri, mis tähendab, et täpsete näitude jaoks peavad teadlased ja insenerid leidma viise, kuidas neid kudede küljes hoida.
Lugu jätkub kuulutuse allKas tulevikku vaadates saaks kosmoses muudetud või kasvatatud tüvirakke kasutada inimestel vaevuste raviks või muudel põhjustel? Veel on vara öelda, kuid Ullrich usub, et see võib ühel päeval juhtuda.
Teadlased loodavad, et need katsed aitavad välja töötada kohandatud ravimeetodeid, ravimeetodeid ja isegi ravimeid spetsiifiliste vajadustega patsientidele, kelle jaoks geneerilistest ravimitest ja ravimeetoditest sageli ei piisa. 'Siirdamine. . . See on muidugi suurim võimalik eesmärk,' ütleb Ullrich, 'kuid [need koed] teenivad ka täppismeditsiinis testimist või loomkatsete asendamist.'
Jamieson lisab: 'Selles unikaalses keskkonnas, mis asub meist 250 miili kõrgusel, [võime] avastada bioloogia kohta tõdesid, mida me varem ei mõistnud.' Ja see võib viia uute ravimite, uute antikehade ja uute ravimeetoditeni. 'Ma tõesti arvan, et [kosmos ja eriti ISSCORi labor] on . . . suurepärane koht teaduse tegemiseks.'
Mida peaksite teadma tüvirakkude kohta, alates paljulubavatest uuringutest kuni kahtlaste kasutusvõimalusteni
Inimesed on elanud rahvusvahelise kosmosejaama pardal 20 aastat. Mis saab järgmiseks?
KidsPost: kas astronaudid võiksid mullas taimi kasvatada? Teadlased loodavad, et ISS aitab neil mustuse kätte saada.
50 astronauti, nende endi sõnadega