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小小的组织,大大的使命:跳动的心脏组织登上国际空间站

小小的组织,大大的使命:跳动的心脏组织登上国际空间站

03/05/2020

--个旨在帮助研究人员了解地球上人类的衰老过程,保障宇航员健康的项目

约翰·霍普金斯大学将在不早于美国东部时间3月6日晚11点50分,将一块心肌组织装在一块经过特别设计的、一部小型手机大小的组织芯片中,送入国际空间站(ISS)的微重力环境中,进行为期一个月的观测。

Deok-Ho Kim是约翰·霍普金斯大学医学院生物医学工程和医学系副教授,也是此项目的主要研究员,该项目正是由他主导,希望通过此项目能对人类衰老过程和成人心脏健康有进一步的了解。

Kim指出:“科学家已经知道,暴露在太空中的人类经历了类似加速衰老的变化,所以我们希望观测结果能够帮助我们更好地了解这一变化,有朝一日阻止这种衰老的进程。”

研究人员还希望这项研究能揭示太空宇航员心脏功能下降、更容易出现严重心率不齐的原因;这些结果有助于保护未来执行长期任务的宇航员的心脏,并提供如何对抗心脏病的信息。

在一个模拟成人心脏功能的生物工程微型组织芯片中,Kim和他的团队利用人类诱导的多能性干细胞培育出心肌细胞。虽然其他研究人员以往也曾在太空中研究过干细胞衍生的心肌细胞,但这些研究依赖于在二维表面或平面上培养的细胞,这些细胞不能代表细胞在体内的存在和行为方式,因此与成年人的相应细胞相比,这些研究并不完善。

该团队的组织平台具备细胞在三维环境中存活的优势,令研究得以更好地模仿细胞信号和动作如何发展,就像它们在人体中一样。这种三维环境的实现归功于一种新的支架生物材料,或者说支撑结构,它将组织固定在一起,加速了心肌细胞在其中的发育。这将使科学家们能够收集可用于了解成人身体的数据。或许有一天,科学家们可以利用这些数据和平台来开发新药,以及其他许多应用。

研究团队将使用一个运动传感器磁铁装置,接收心脏组织在国际空间站上如何跳动的实时测量数据。在太空中停留大约一个月后,这些组织将返回地球,并用以分析长期停留在微重力环境中导致的基因表达和抑制方面的任何变异。随后,部分组织将以活体形式返回,并在地球上再培养一周,供研究人员检测是否有任何恢复效果。研究团队还将在地球上(即华盛顿大学)保留相同的心脏组织作为对照组。

Kim表示:“我们希望这个项目能给我们提供有意义的数据,供我们了解心脏的结构及运作方式,以期在将来改善宇航员和地球人的健康。”