¿Por qué los científicos intentan fabricar órganos en el espacio?
Este sistema de biocultivo permitirá a los biólogos aprender cómo el espacio afecta la salud humana mediante el estudio de células cultivadas en el entorno de microgravedad de la Estación Espacial Internacional. Crédito: NASA/Centro de Investigación Ames/Dominic Hart
La gravedad puede ser una verdadera decepción cuando intentas hacer crecer órganos.
Por eso los experimentos en el espacio son tan valiosos. Han revelado una nueva perspectiva de las ciencias biológicas, incluida la comprensión de la fabricación de tejidos humanos.
La gravedad influye en el comportamiento celular al afectar la forma en que las proteínas y los genes interactúan dentro de las células, creando tejido polarizado, un paso fundamental para el desarrollo natural de los órganos. Desafortunadamente, la gravedad está en nuestra contra cuando tratamos de reproducir tejidos tridimensionales complejos en el laboratorio para trasplantes médicos. Esto es difícil debido a las limitaciones intrínsecas de los biorreactores utilizados en la Tierra.
Soy biólogo de células madre y me interesa la salud y la evolución del cerebro. Mi laboratorio estudia cómo se forma el cerebro humano dentro del útero y cómo las alteraciones en este proceso pueden tener consecuencias para toda la vida en el comportamiento humano, como en el autismo o la esquizofrenia. Parte de ese trabajo incluye el cultivo de células cerebrales en el espacio.
Cultivo de tejidos y órganos en el laboratorio
Para construir tejidos organizados en el laboratorio, los científicos usan andamios para proporcionar una superficie para que las células adjunte en base a una forma rígida predeterminada. Por ejemplo, un riñón artificial necesita una estructura, o andamio, de cierta forma para que crezcan las células renales. De hecho, esta estrategia ayuda a que el tejido se organice en las primeras etapas, pero crea problemas a largo plazo, como reacciones inmunitarias eventuales a estos andamios sintéticos o estructuras inexactas.
Por el contrario, en condiciones de ingravidez, las células pueden autoorganizarse libremente en su estructura tridimensional correcta sin necesidad de un sustrato de andamiaje. Al eliminar la gravedad de la ecuación, los investigadores podríamos aprender nuevas formas de construir tejidos humanos, como cartílagos y vasos sanguíneos que no tengan andamios, imitando su disposición celular natural en un entorno artificial. Si bien esto no es exactamente lo que sucede en el útero (después de todo, el útero también está sujeto a la gravedad), las condiciones de ingravidez nos dan una ventaja.
Y esto es precisamente lo que está sucediendo en la Estación Espacial Internacional.
Estos experimentos ayudan a los investigadores a optimizar el crecimiento de tejido para su uso en ciencia básica, medicina personalizada y trasplante de órganos.
Pero hay otras razones por las que deberíamos fabricar órganos en el espacio. Las misiones espaciales de larga duración crean una serie de alteraciones fisiológicas en el cuerpo de los astronautas. Si bien algunas de estas alteraciones son reversibles con el tiempo, otras no lo son, lo que compromete los futuros vuelos espaciales tripulados.
Estudiar los cuerpos de los astronautas antes y después de su misión puede revelar lo que funciona mal en sus órganos, pero brinda poca información sobre el mecanismos responsables de las alteraciones observadas. Por lo tanto, el cultivo de tejidos humanos en el espacio puede complementar este tipo de investigación y revelar formas de contrarrestarlo.
Finalmente, todas las formas de vida que conocemos han evolucionado en presencia de microgravedad. Sin la gravedad, nuestros cerebros podrían haber evolucionado en una trayectoria diferente, o nuestros hígados podrían no filtrar líquidos como lo hace en la Tierra.
Al recrear la formación de órganos embrionarios en el espacio, podemos anticipar cómo se desarrollaría el cuerpo humano en el útero. Hay varias iniciativas de investigación en curso en mi laboratorio con organoides de cerebro humano en la ISS, diseñadas para aprender el impacto de la gravedad cero en el cerebro humano en desarrollo. Estos proyectos tendrán profundas implicaciones para la futura colonización humana (¿pueden los humanos reproducirse con éxito en el espacio?). Estos estudios también mejorarán la generación de órganos artificiales que se utilizan para probar medicamentos y tratamientos en la Tierra. ¿Provendrán de la investigación en el espacio mejores tratamientos para las enfermedades neurodegenerativas y del desarrollo neurológico que afectan a millones de personas?
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Producción de tejido humano en el espacio Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
Cita: ¿Por qué los científicos intentan fabricar órganos en el espacio? (8 de julio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-scientists-space.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.