El secreto para producir grandes lotes de células madre de manera más eficiente puede estar en las condiciones de gravedad casi nula 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 en masa de células madre.
Un nuevo artículo, dirigido por Cedars Sinai y publicado en la revista de revisión por pares Informes de células madre, destaca las oportunidades clave discutidas durante el Simposio de Biomanufactura en el Espacio 2020 para expandir la fabricación de células madre en el espacio.
La biofabricación, un 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 productiva en condiciones de microgravedad.
«Estamos descubriendo que los vuelos espaciales y la microgravedad es un lugar deseable para la biofabricación porque confiere una serie de propiedades muy especiales a los tejidos biológicos y los procesos biológicos que pueden ayudar a producir en masa células u otros productos de una manera que usted no podría hacer. en la Tierra «, dijo el biólogo de células madre Arun Sharma, PhD, científico investigador y director 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 del espacio virtual en diciembre identificaron más de 50 oportunidades comerciales potenciales para realizar trabajos de biofabricación en el espacio, según el documento Cedars-Sinai. Los más prometedores se clasificaron en tres categorías: modelos 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 en 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 está expuesto a condiciones de baja gravedad durante períodos prolongados, experimenta una pérdida ósea acelerada y un envejecimiento. Al desarrollar modelos de enfermedades basados en este proceso de envejecimiento acelerado, los científicos de investigación 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 las personas experimentan en la Tierra», dijo Sharma. , quien es el autor correspondiente del artículo.
Otro tema muy discutido en el simposio fue la biofabricación, que utiliza procesos de fabricación para producir materiales como tejidos y órganos. La impresión 3D es una de las tecnologías centrales de biofabricación.
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 a sí misma, 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 en las células madre puede conducir potencialmente a mejores formas de fabricar un gran número 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, esto ya no pertenece al ámbito de la ciencia ficción», dijo Sharma. «En los próximos cinco años, podemos ver un escenario en el que encontremos células o tejidos que se pueden fabricar de una manera que simplemente no es posible aquí en la Tierra. Y creo que eso es extremadamente emocionante».
