Come parte della preparazione per un esperimento a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, i ricercatori hanno esplorato nuovi modi per coltivare cellule cardiache viventi per la ricerca sulla microgravità. Hanno scoperto che la crioconservazione, un processo di conservazione delle cellule a -80°C, rende più facile trasportare queste cellule al laboratorio orbitante, fornendo una maggiore flessibilità nei programmi di lancio e delle operazioni. Il processo potrebbe avvantaggiare altre ricerche biologiche nello spazio e sulla Terra.

L'investigazione, MVP Cell-03, cellule precursori del cuore in coltura sulla stazione spaziale per studiare come la microgravità influisce sul numero di cellule prodotte e quante di esse sopravvivono. Queste cellule precursori hanno il potenziale per l'uso nella modellazione della malattia, sviluppo di farmaci, e medicina rigenerativa, come l'utilizzo di cellule cardiache in coltura per reintegrare quelle danneggiate o perse a causa di malattie cardiache.

Studi precedenti suggeriscono che la coltura di tali cellule in condizioni di microgravità simulata aumenta l'efficienza della loro produzione. Ma l'utilizzo di colture cellulari vive nello spazio presenta alcune sfide uniche. L'esperimento MVP Cell-03, Per esempio, deve essere effettuato entro un determinato periodo di tempo, quando le cellule sono allo stadio giusto. I cambi di volo e la disponibilità dell'equipaggio potrebbero portare a ritardi che influiscono sulla ricerca.

"A volte un volo è in ritardo e gli investigatori devono preparare lotti e lotti di celle di backup, " dice Chunhui Xu della Emory University School of Medicine di Atlanta, investigatore principale per MVP Cell-03. "Gli astronauti devono affrontare una quantità enorme di lavoro il giorno in cui arrivano le indagini, ma queste cellule necessitano subito di un terreno fresco. Abbiamo pensato che fosse meglio elaborare questa procedura in anticipo".

Così il suo laboratorio ha condotto esperimenti su nuovi metodi per il trasporto e la coltura delle cellule cardiache. I loro risultati, recentemente pubblicato sulla rivista Biomaterials, mostrano che la crioconservazione non sembra influenzare le cellule e offre anche l'ulteriore vantaggio di proteggere le cellule dall'eccessiva gravità sperimentata durante il lancio.

"La crioconservazione ti consente di ridurre significativamente l'effetto del lancio in modo che la tua ricerca possa guardare solo agli effetti dell'ambiente dell'orbita terrestre bassa, "dice Marco Giulianotti, direttore del programma per l'ISS US National Laboratory, che ha sponsorizzato la ricerca. "La tecnica apre anche possibilità per esperimenti in ambienti lunari o nello spazio profondo. Potrebbe persino fornire vantaggi significativi per la ricerca terrestre in termini di spedizione di cellule e tessuti in un paese o nel pianeta".

Il team di Xu ha anche confrontato un nuovo mezzo di coltura cellulare che non richiede anidride carbonica con l'attuale mezzo standard, che fa, e non ho trovato alcuna differenza tra i due. L'anidride carbonica aggiunge peso, massa e costo a un lancio nello spazio. Il team di ricerca ha testato diverse modifiche ai terreni di coltura per migliorare anche le procedure di crioconservazione.

Le cellule del cuore crioconservate sono volate sulla stazione spaziale nel marzo 2020. Gli astronauti le hanno scongelate e coltivate con successo, generando le cellule del cuore pulsante. Questi sono stati riportati sulla Terra dopo 22 giorni di volo spaziale.

"Non c'è motivo di pensare che non si possa fare questo con altri tipi di cellule, “dice Giulianotti. “Fa le cose molto più facili agli inquirenti. Possono lavorare secondo il proprio programma per l'invio di cellule alla stazione senza dover iniziare l'esperimento non appena la capsula arriva lì, quando c'è una folle corsa per fare tutto. Non dover mantenere in vita le cellule durante il viaggio riduce l'ingombro dell'esperimento e il costo dei materiali".

Xu dice che il team ha riportato i risultati ora perché pensavano che sarebbe stato utile per altre ricerche nello spazio e con questo tipo di cellula.

"Pensavamo che la crioconservazione potesse avvantaggiare così tante applicazioni diverse, e può immaginare molte situazioni in cui un mezzo indipendente dall'anidride carbonica sarebbe molto utile, " dice Xu.

Giulianotti definisce i risultati un passo significativo per la ricerca spaziale di nuova generazione. "Al Laboratorio Nazionale, possiamo immaginare banche di linee cellulari che puoi semplicemente estrarre per iniziare un esperimento. Ha un grande potenziale futuro".