Aprovechando el espacio exterior para avanzar en la ciencia y la medicina con células madre
Crédito: CC0 Public Domain
El secreto para producir grandes lotes de células madre de manera más eficiente puede estar en las condiciones de gravedad cercana a cero del espacio. Los científicos de Cedars-Sinai han descubierto que la microgravedad tiene el potencial de contribuir a los avances que salvan vidas en la Tierra al facilitar la rápida producción masiva de células madre.
Un nuevo artículo, dirigido por Cedars Sinai y publicado en la revista de revisión por pares Stem Cell Reports, destaca las oportunidades clave discutidas durante el Simposio de biofabricación en el espacio de 2020 para expandir la fabricación de células madre en el espacio.
La biofabricaciónun tipo de producción de células madre que utiliza materiales biológicos como microbios para producir sustancias y biomateriales adecuados para su uso en aplicaciones preclínicas, clínicas y terapéuticas puede ser más productivo en condiciones de microgravedad.
«Estamos descubriendo que los vuelos espaciales y la microgravedad son un lugar deseable para la biofabricación porque confiere una serie de propiedades muy especiales a los tejidos y procesos biológicos que pueden ayudar a producir en masa células u otros productos de una manera que usted no sería capaz de hacer en la Tierra», dijo el biólogo de células madre Arun Sharma, Ph.D., científico investigador y jefe de un nuevo laboratorio de investigación en el Instituto de Medicina Regenerativa de la Junta de Gobernadores de Cedars-Sinai, el Instituto del Corazón Smidt y el Departamento de Ciencias Biomédicas.
«Las últimas dos décadas han visto avances notables en la medicina regenerativa y un avance exponencial en las tecnologías espaciales que permiten nuevas oportunidades para acceder y comercializar el espacio», dijo.
Los asistentes al simposio espacial virtual en diciembre identificaron más de 50 oportunidades comerciales potenciales para realizar trabajos de biofabricación en el espacio, según el documento de Cedars-Sinai. Los más prometedores cayeron en tres categorías: modelado de enfermedades, biofabricación y productos derivados de células madre.
El primero, el modelado de enfermedades, lo utilizan los científicos para estudiar enfermedades y posibles tratamientos mediante la replicación de estructuras de función completa, ya sea utilizando células madre, organoides (estructuras 3D en miniatura cultivadas a partir de células madre humanas que se asemejan al tejido humano) u otros tejidos.
Los investigadores han descubierto que una vez que el cuerpo se expone a condiciones de baja gravedad durante largos períodos de tiempo, experimenta una pérdida ósea y un envejecimiento acelerados. Al desarrollar modelos de enfermedades basados en este proceso de envejecimiento acelerado, los científicos investigadores pueden comprender mejor los mecanismos del proceso de envejecimiento y la progresión de la enfermedad.
«Este trabajo no solo puede ayudar a los astronautas, sino que también puede llevarnos a fabricar construcciones óseas o construcciones de músculo esquelético que podrían aplicarse a enfermedades como la osteoporosis y otras formas de envejecimiento óseo acelerado y desgaste muscular que experimentan las personas en la Tierra», dijo Sharma, quien es el autor correspondiente del artículo.
Otro tema muy debatido en el simposio fue la biofabricación, que utiliza procesos de fabricación para producir materiales como tejidos y órganos. Una de las principales tecnologías de biofabricación es la impresión 3D.
Un problema importante con la producción de estos materiales en la Tierra tiene que ver con la densidad inducida por la gravedad, lo que dificulta que las células se expandan y crezcan. Con la ausencia de gravedad y densidad en el espacio, los científicos tienen la esperanza de poder usar la impresión 3D para imprimir formas y productos únicos, como organoides o tejidos cardíacos, de una manera que no se pueda replicar en la Tierra.
La tercera categoría tiene que ver con la producción de células madre y la comprensión de cómo la microgravedad influye en algunas de sus propiedades fundamentales. Algunas de estas propiedades incluyen la potencia, o la capacidad de una célula madre para renovarse, y la diferenciación, la capacidad de las células madre para convertirse en otros tipos de células.
Comprender algunos de los efectos de los vuelos espaciales sobre las células madre puede conducir potencialmente a mejores formas de fabricar grandes cantidades de células en ausencia de gravedad. Los científicos de Cedars-Sinai enviarán células madre al espacio a principios del próximo año, junto con la NASA y un contratista privado, Space Tango, para probar si es posible producir grandes lotes en un entorno de baja gravedad.
«Si bien todavía estamos en la fase exploratoria de algunas de estas investigaciones, ya no pertenece al ámbito de la ciencia ficción», dijo Sharma. «Dentro de los próximos cinco años podemos ver un escenario en el que encontremos células o tejidos que se pueden hacer de una manera que simplemente no es posible aquí en la Tierra. Y creo que eso es extremadamente emocionante».
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Experimento para cultivar tejido humano en miniatura en la Estación Espacial Internacional Más información: Arun Sharma et al, Biofabricación en órbita terrestre baja para medicina regenerativa, Stem Cell Reports (2021) . DOI: 10.1016/j.stemcr.2021.12.001 Información de la revista: Stem Cell Reports
Proporcionado por Cedars-Sinai Medical Center Cita: Aprovechamiento del espacio exterior para promover ciencia celular y medicina (30 de diciembre de 2021) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-leveraging-outer-space-advance-stem.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.