O coração humano murcha no espaço, mas os pesquisadores descobriram que minicorações cultivados a partir de células-tronco humanas brotam no espaço significativamente mais rápido do que em laboratórios na Terra.
Coisas estranhas acontecem aos corações dos astronautas em microgravidade. Sem a sensação de subir e descer, o fluxo de sangue no corpo muda. Mais fluido se acumula na cabeça e, de repente, há menos fluido, não apenas nas pernas, mas também no próprio coração. Não ter que empurrar o corpo contra a resistência do gravidadeo coração encolhe, enfraquece e até muda de formato, tornando-se mais circular.
“Por um lado, você tem coisas que já foram feitas antes e que estão sendo expostas à baixa gravidade e potencialmente se deteriorando e ficando mais fracas ao longo da exposição à microgravidade”, disse Sharma. “Por outro lado, você está realmente fazendo essas coisas do zero no espaço. É possível que o processo de produção seja facilitado pela baixa gravidade.”
Sharma, que envia experimentos com células cardíacas para a ISS desde 2016, apresentou os resultados do último trabalho de sua equipe no 46ª Reunião Anual e Sessões Científicas da Sociedade Internacional de Transplante de Coração e Pulmão em Toronto em 25 de abril.
Nas últimas cinco décadas, os pesquisadores aprenderam como fazer humanos células-tronco crescem em organoides cardíacos humanos – essencialmente protocorações feitos de células cardíacas agrupadas e auto-organizadas que começam a se comportar como um coração real. As células-tronco são células universais encontradas em fetos humanos que podem se transformar em qualquer tipo de célula humana à medida que o corpo do bebê se desenvolve. As células-tronco também podem ser submetidas a engenharia reversa em laboratórios a partir da pele adulta ou de células sanguíneas. Com a adição das proteínas certas no momento certo, essas células-tronco podem ser estimuladas a crescer em laboratórios e transformar-se em organoides cardíacos tridimensionais pulsantes em apenas algumas semanas.
Para fazer esses minicorações em escala, disse Sharma, os pesquisadores usam biorreatores que imitam efetivamente a microgravidade.
“Usamos coisas chamadas biorreatores de suspensão, que forçam (as células do coração) a flutuar”, disse Sharma. “As células adoram crescer dessa maneira. Mas para forçá-las à suspensão, normalmente é preciso girá-las e introduzir algum tipo de força, que as células possam sentir. E elas não gostam de ficar sempre agitadas dessa maneira.”
No espaço, porém, a flutuação acontece naturalmente, sem qualquer agitação desconfortável. E as células parecem adorar isso.
“Vimos um aumento muito significativo em termos de produção de organoides”, disse Sharma. No entanto, ele se recusou a especificar quantos organoides cardíacos a mais os experimentos espaciais produziram em comparação com os reatores baseados na Terra, pois os resultados ainda não foram publicados.
“Posso dizer que a escala de produção é algo muito impressionante”, disse ele. “Apenas o número de organóides que podemos fazer desta forma.”
Lançar coisas para o espaço é obviamente caro, mas Sharma acha que, no futuro, organoides ou tecido cardíaco Impresso em 3D no espaço poderia ser usado para ajudar pacientes com danos cardíacos que aguardam transplantes de coração.
Nenhum protocoração cultivado no espaço foi usado em pacientes humanos ainda, e nenhum teste está sendo planejado até o momento, disse Sharma. Os pesquisadores estão atualmente testando patches de músculo cardíaco feitos de células-tronco humanas induzidas, bioengenhadas em Terra para facilitar a vida de pacientes com danos cardíacos. O coração humano não consegue reparar sozinho os músculos quebrados, por isso é necessária ajuda externa. Com base nos resultados da pesquisa mais recente, Sharma acredita que os patches e organóides feitos no espaço podem ser de qualidade superior.
“O ambiente de microgravidade oferece o potencial para produzir manchas mais espessas e robustas, menos propensas a colapsar sob a gravidade quando trazidas de volta à Terra”, disse ele.
Devido aos regulamentos, pode levar anos para que os minicorações cultivados no espaço cheguem aos testes em humanos. Sharma acredita que os organoides serão usados primeiro para testar novos medicamentos para doenças cardíacas.
A doença cardíaca é uma principal causa de morte prematura mundialmente. Milhões de pessoas em todo o mundo morrem todos os anos devido a doenças cardíacas. As terapias com células-tronco que regeneram o músculo cardíaco danificado estão entre os tratamentos inovadores mais promissores no horizonte.
A equipe de Sharma planeja enviar mais experimentos com células cardíacas para a estação espacial a bordo SpaceX CRS-35 da NASA missão de reabastecimento, que está programada para ser lançada não antes de agosto.
