دو محقق کلینیک مایو می‌گویند سلول‌های بنیادی رشد یافته در میکروگرانش در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) دارای ویژگی‌های منحصر به فردی هستند که می‌توانند روزی به تسریع بیوتراپی‌های جدید و درمان بیماری‌های پیچیده کمک کنند. تحلیل تحقیقاتی توسط فی عبدالغنی و دکتر عبا زبیر، منتشر شده در NPJ Microgravity، نشان می‌دهد میکروگرانش می‌تواند پتانسیل بازسازی سلول‌ها را تقویت کند. دکتر زبیر یک متخصص پزشکی آزمایشگاهی و مدیر پزشکی مرکز بیوتراپی بازسازی‌کننده در کلینیک مایو در فلوریدا است. عبدالغنی یک تکنولوژیست تحقیقاتی کلینیک مایو است. میکروگرانش بی‌وزنی یا نزدیک به صفر گرانش است.
دکتر زبیر می‌گوید: "مطالعه سلول‌های بنیادی در فضا مکانیسم‌های سلولی را کشف کرده است که در صورت وجود گرانش طبیعی تشخیص داده یا ناشناخته می‌شدند. این کشف نشان‌دهنده ارزش علمی گسترده‌تر این تحقیق، از جمله کاربردهای بالقوه بالینی است."
دکتر زبیر سه آزمایش مختلف سلول‌های بنیادی را از آزمایشگاه خود به سه ماموریت مختلف به ISS پرتاب کرده است. مقاله مروری او داده‌هایی را در مورد سوال علمی، "آیا فضا محیط ایده‌آل برای رشد تعداد زیادی سلول‌های بنیادی است؟" ارائه می‌دهد. نگرانی اصلی دیگر این است که آیا سلول‌های رشد یافته در فضا می‌توانند پس از فرود بر روی زمین قدرت و عملکرد خود را حفظ کنند.
دکتر زبیر می‌گوید: "هدف تقریباً تمام مطالعات پرواز فضایی افزایش رشد مقادیر زیادی از سلول‌های بنیادی ایمن و با کیفیت بالا با درجه بالینی با حداقل تمایز سلولی است. امید ما این است که این سلول‌های رشد یافته در فضا را برای بهبود درمان شرایط مرتبط با سن مانند سکته مغزی، زوال عقل، بیماری‌های نورودژنراتیو و سرطان مطالعه کنیم."
چالش‌های رشد سلول‌های بنیادی روی زمین
سلول‌های بنیادی بالغ یافت شده در مغز استخوان و بافت چربی تقسیم نشده و به سلول‌های تخصصی تمایز پیدا نمی‌کنند. در نتیجه، تعداد سلول‌های بنیادی بالغ در هر بیمار محدود است. برای به دست آوردن سلول‌های بنیادی کافی برای تحقیقات بالینی یا استفاده بیمار، سلول‌ها باید ضرب شده و گسترش یابند. این یک فرآیند گران، زمان‌بر با نتایج نامنظم است.
از طریق تحقیقات در ایستگاه فضایی بین‌المللی، دانشمندان درک جدیدی از نحوه تکثیر، عملکرد و تبدیل سلول‌ها به سلول‌های تخصصی به دست آوردند. مهم‌تر از آن، آنها همچنین کشف کرده‌اند که میکروگرانش رشد و عملکرد بهتر سلول‌ها را نسبت به آنهایی که در محیط آزمایشگاهی زمین کشت می‌شوند، تقویت می‌کند.
دکتر زبیر می‌گوید: "محیط فضا با ارائه یک حالت سه بعدی طبیعی‌تر برای گسترش آنها، که شباهت زیادی به رشد سلول‌ها در بدن انسان دارد، مزایتی برای رشد سلول‌های بنیادی ارائه می‌دهد. این در مقایسه با محیط کشت دو بعدی موجود در زمین است که احتمال تقلید از بافت انسان کمتر است."
کشف‌ها از سلول‌های بنیادی رشد یافته در فضا
ارزش فوری تحقیق سلول بنیادی بین ستاره‌ای ممکن است در رشد بافت برای مدل‌سازی بیماری باشد. سلول‌های بنیادی کشت شده در فضا می‌توانند برای بازسازی مدل‌های شبیه به زندگی سرطان و سایر بیماری‌ها در یک ظرف پتری استفاده شوند. محققان سپس می‌توانند از این مدل‌ها برای ردیابی پیشرفت بیماری و آزمایش درمان‌های جدید برای متوقف کردن آن استفاده کنند.
یک بررسی جامع از مقالات کلینیک مایو و سایر مراکز سلامت دانشگاهی نشان می‌دهد که تحقیقات فضایی کاربردهایی فراتر از آزمایشگاه دارد. چندین خط سلول بنیادی رشد یافته در بی‌وزنی پتانسیل بالینی نشان داده‌اند:
سلول‌های بنیادی مزانشیم سلول‌های بنیادی بالغ هستند که فاکتورهای رشد را با پتانسیل بهبود ترشح می‌کنند. تیم دکتر زبیر مستند کرده است که سلول‌های بنیادی مزانشیم گسترش یافته در میکروگرانش دارای قابلیت‌های سرکوب ایمنی بیشتری نسبت به آنهایی که در زمین رشد کرده‌اند، هستند.
سلول‌های بنیادی هماتوپوئیتیک دارای توانایی‌های بازسازی خون برای مبارزه با عفونت، توقف خونریزی و حمل اکسیژن هستند. سلول‌های بنیادی هماتوپوئیتیک رشد یافته در ISS توانایی گسترش و تمایز به گلبول‌های قرمز یا سفید را نشان داده‌اند که می‌توان روزی برای مدیریت بیماران مبتلا به سرطان خون استفاده کرد.
سلول‌های پیش‌ساز قلبی بلوک‌های ساختمانی برای رگ‌های خونی و عضله قلب را فراهم می‌کنند. آنها نقش مهمی در ترمیم عضله دارند. رشد سلول‌های پیش‌ساز قلبی در فضا می‌تواند روزی گزینه‌های جدیدی را برای ترمیم بافت آسیب دیده توسط حمله قلبی ارائه دهد.
سلول‌های بنیادی عصبی در سیستم عصبی مرکزی یافت می‌شوند و نقش مهمی در توسعه، نگهداری و ترمیم مغز دارند. سلول‌های عصبی گسترش یافته در یک محیط بدون گرانش و حفظ قابلیت‌های بازسازی خود در زمین. محققان در حال مطالعه این هستند که آیا سلول‌های عصبی رشد یافته در فضا می‌توانند درمانی جایگزین برای بیماری‌های سیستم عصبی مرکزی ارائه دهند.
موانع بهبود
با وجود وعده تحقیقات سلول بنیادی فرازمینی، محققان با چالش‌های بسیاری مواجه هستند. سلول‌ها می‌توانند پس از قرار گرفتن طولانی مدت در میکروگرانش قدرت و توانایی عملکرد خود را از دست بدهند. با گذشت زمان، تابش فضایی می‌تواند DNA را آسیب برساند و بر رشد سلول‌ها تأثیر بگذارد. نگرانی دیگر این است که آیا سلول‌های رشد یافته در میکروگرانش می‌توانند سرطانی شوند. با این حال، تیم دکتر زبیر هیچ مدرکی از آسیب کروموزومی که بتواند سرطان را در سلول‌های بنیادی مزانشیم کشت شده در فضا تحریک کند، پیدا نکرد.
تحقیقات سلول بنیادی در کیهان در مراحل اولیه خود است و اثرات کامل تکثیر سلول‌ها در بی‌وزنی به طور کامل درک نشده است. داده‌های علمی، تحقیقات و بودجه بیشتری برای کمک به محققان در درک کامل پتانسیل بالینی سلول‌های گسترش یافته در فضا مورد نیاز است.
دکتر زبیر می‌نویسد: "تحقیقات فضایی انجام شده تاکنون فقط یک نقطه شروع است. چشم‌انداز گسترده‌تری در مورد کاربردهای سلول بنیادی امکان‌پذیر است زیرا تحقیقات همچنان به بررسی استفاده از فضا برای پیشبرد پزشکی بازسازی‌کننده ادامه می‌دهند."
اداره ملی هوانوردی و فضایی و مرکز بیوتراپی بازسازی‌کننده کلینیک مایو بودجه این تحقیق را تأمین کرده‌اند.
