El corazón humano se marchita en el espacio, pero los investigadores han descubierto que los minicorazones cultivados a partir de células madre humanas brotan en el espacio significativamente más rápido que en los laboratorios de la Tierra.
Suceden cosas raras al corazón de los astronautas en microgravedad. Sin la sensación de arriba y abajo, el flujo de sangre en el cuerpo cambia. Se acumula más líquido en la cabeza y, de repente, hay menos, no sólo en las piernas sino también en el corazón mismo. Al no tener que empujar el cuerpo contra la resistencia de la gravedad, el corazón se encoge, se debilita e incluso cambia de forma, volviéndose más circular.
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“Por un lado, están las cosas que ya se han fabricado antes y que están expuestas a baja gravedad y potencialmente se deterioran y debilitan durante el transcurso de la exposición a la microgravedad”, dijo Sharma. “Por otro lado, en realidad se fabrican esas cosas desde cero en el espacio. Es posible que el proceso de producción se vea facilitado por la baja gravedad”.
Sharma, que ha estado enviando experimentos con células cardíacas a la EEI desde 2016, presentó los resultados del último trabajo de su equipo en la 46ª Reunión Anual y Sesiones Científicas de la Sociedad Internacional de Trasplantes de Corazón y Pulmón en Toronto el 25 de abril.
En las últimas cinco décadas, los investigadores han aprendido cómo hacer que las células madre humanas crezcan hasta convertirse en organoides del corazón humano: esencialmente protocorazones hechos de células cardíacas agrupadas y autoorganizadas que comienzan a comportarse como un corazón real. Las células madre son células universales que se encuentran en los fetos humanos y que pueden convertirse en cualquier tipo de célula humana a medida que se desarrolla el cuerpo del bebé. Las células madre también pueden someterse a ingeniería inversa en laboratorios a partir de células sanguíneas o de piel adultas. Con la adición de las proteínas adecuadas en el momento adecuado, se puede hacer que estas células madre crezcan en los laboratorios hasta convertirse en organoides cardíacos tridimensionales y palpitantes en tan solo un par de semanas.
Para fabricar esos minicorazones a escala, dijo Sharma, los investigadores utilizan biorreactores que imitan eficazmente la microgravedad.
“Usamos estas cosas llamadas biorreactores de suspensión, que fuerzan [the heart cells] flotar”, dijo Sharma. “A las células les encanta crecer de esta manera. Pero para forzarlas a suspenderse, normalmente hay que hacerlas girar e introducir algún tipo de fuerza que las células puedan sentir. Y no les gusta estar siempre agitados de esta manera”.
En el espacio, sin embargo, la flotación ocurre naturalmente sin ningún movimiento incómodo. Y a las células parece encantarles eso.
“Hemos visto un aumento muy significativo en términos de producción de organoides”, dijo Sharma. Sin embargo, se negó a especificar cuántos organoides cardíacos más produjeron los experimentos espaciales en comparación con los reactores terrestres, ya que los resultados aún no se han publicado.
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“Puedo decir que la escala de producción es algo muy impresionante”, dijo. “Sólo la cantidad de organoides que podemos producir de esta manera”.
Lanzar cosas al espacio es obviamente costoso, pero Sharma cree que en el futuro, los organoides o tejido cardíaco impreso en 3D en el espacio podrían usarse para ayudar a los pacientes con daño cardíaco que están esperando un trasplante de corazón.
Aún no se han utilizado protocorazones creados en el espacio en pacientes humanos y hasta el momento no se están planificando pruebas, dijo Sharma. Actualmente, los investigadores están probando parches de músculo cardíaco hechos de células madre humanas inducidas obtenidas mediante bioingeniería en la Tierra para facilitar la vida de los pacientes con daño cardíaco. El corazón humano no puede reparar sus músculos rotos por sí solo, por lo que se necesita ayuda externa. Basándose en los resultados de las últimas investigaciones, Sharma cree que los parches y organoides fabricados en el espacio pueden ser de calidad superior.
“El entorno de microgravedad ofrece el potencial de producir parches más gruesos y robustos, menos propensos a colapsar bajo la gravedad cuando se devuelven a la Tierra”, dijo.
Debido a las regulaciones, pueden pasar años hasta que los minicorazones cultivados en el espacio lleguen a los ensayos en humanos. Sharma cree que los organoides se utilizarán primero para probar nuevos fármacos contra enfermedades cardíacas.
Las enfermedades cardíacas son una de las principales causas de muerte prematura en todo el mundo. Millones de personas en todo el mundo mueren cada año a causa de enfermedades cardíacas. Las terapias con células madre que regeneran el músculo cardíaco dañado se encuentran entre los tratamientos innovadores más prometedores en el horizonte.
El equipo de Sharma planea enviar más experimentos con células cardíacas a la estación espacial a bordo de la misión de reabastecimiento SpaceX CRS-35 de la NASA, cuyo lanzamiento está previsto para no antes de agosto.