Questo hardware per l'esperimento contiene due BioCell a sei pozzetti. Credito:BioServe
Un'ampia varietà di ricerche si basa sulla crescita di cellule in coltura sulla Terra, ma gestire queste cellule è impegnativo. Con tecniche migliori, gli scienziati sperano di ridurre la perdita di cellule dai terreni di coltura, creare culture in forme specifiche, e migliorare il recupero delle cellule per l'analisi, il che migliorerebbe i risultati dell'esperimento. La gestione delle cellule in condizioni di microgravità pone sfide ancora maggiori, e con le indagini cellulari in corso a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, l'ottimizzazione delle tecniche di manipolazione è fondamentale.
L'indagine Magnetic 3D Cell Culturing applica la tecnica basata sulla Terra di utilizzare le forze magnetiche per gestire le colture cellulari nell'ambiente di microgravità della stazione spaziale. I ricercatori aggiungono atomi d'oro in una matrice polimerica a una coltura di cellule tumorali polmonari umane. Questi atomi si legano fortemente alla membrana delle cellule, che poi rende possibile manipolarli con i magneti.
"Questa tecnologia potrebbe consentirci di gestire le cellule nello spazio in un modo attualmente non possibile, " ha detto il project manager Luis Zea, ricercatore associato presso BioServe Space Technologies, Università del Colorado, Masso. "Possiamo usarlo per manipolare le cellule e assicurarci che siano dove vogliamo. Ad esempio, quando si aggiunge un terreno fresco o un fissativo a una coltura, c'è una buona probabilità che le cellule si muovano, che influenza i parametri dell'esperimento. Dopo aver aggiunto queste particelle magnetiche, possiamo usare i magneti per mantenere le cellule in un posto."
La tecnica, noto come bioprinting, permette anche di coltivare colture cellulari in due dimensioni su una superficie nello spazio, il modo in cui crescono naturalmente sulla Terra.
Ogni BioCell ha sei pozzetti per ospitare sei diversi campioni di prova. Credito:BioServe
"Sulla terra, metti le cellule su un mezzo di biofilm e crescono sulla sua superficie, " Spiegò Zea. "Questo non accade nello spazio, perché non c'è abbastanza gravità per tenerli su quella superficie. Quindi attualmente, iniziamo a far crescere le cellule su un terreno a terra, lanciati nello spazio, e quindi avviare l'esperimento. Con le particelle magnetiche, possiamo iniziare a coltivare colture cellulari nello spazio come sulla Terra".
Queste colture cellulari bidimensionali forniscono controlli per la ricerca sulla coltura cellulare basata sullo spazio e confronti con studi a terra. Ciò migliora le capacità di coltura di cellule e tessuti del laboratorio orbitante e consente la ricerca biologica precedentemente ritenuta irrealizzabile nello spazio.
Glauco Souza, ricercatore principale presso Nano3D Biosciences, Inc a Houston e colleghi hanno svolto ricerche che indicano che le nanoparticelle d'oro non interferiscono con i processi biologici quando vengono testate sulla Terra.
La tecnologia ha anche potenziali applicazioni per le indagini che richiedono colture cellulari 3D. Nello spazio, le colture cellulari crescono in 3-D, che decenni di ricerche hanno dimostrato è più rappresentativo di come le cellule crescono e funzionano negli organismi viventi. I ricercatori potrebbero essere in grado di utilizzare questa tecnologia per dirigere la forma delle culture 3D in modo che assomigli a uno specifico obiettivo di studio, come un particolare tipo di cancro, disse Zea. Creare colture che catturino meglio le caratteristiche dei tessuti negli organismi viventi quasi con la stessa facilità con cui potrebbe farlo a terra come nello spazio, Per esempio, ridurre i costi di sviluppo dei farmaci.
"Questa indagine mette alla prova una nuova tecnologia e altri scienziati possono quindi identificare come potrebbe applicarsi al loro campo di ricerca, " disse Zea.
L'indagine utilizza l'hardware esistente a bordo della stazione spaziale. Nano3D Biosciences ha sviluppato la tecnologia delle nanoparticelle magnetiche e, con il supporto del Center for Advancement of Science in Space (CASIS) che gestisce il National Lab degli Stati Uniti a bordo della stazione, adattato per esperimenti nello spazio. L'azienda ha anche sviluppato la tecnologia di bioprinting cellulare per la formazione di colture cellulari 2-D o monostrato. Insieme, queste tecnologie consentono di coltivare cellule in 2-D e 3-D sia nello spazio che a terra, che aiuta a isolare l'effetto della gravità su un esperimento.
