Utilisation de technologies spatiales pour fabriquer des cellules souches
Le secret pour produire plus efficacement de grandes quantités de cellules souches réside peut-être dans les conditions de gravité quasi nulle de l’espace. Les scientifiques de Cedars-Sinai ont découvert que la microgravité a le potentiel de contribuer à des avancées vitales sur Terre en facilitant la production de masse rapide de cellules souches.
UNE nouveau papier, dirigé par Cedars Sinai et publié dans la revue à comité de lecture Rapports sur les cellules souches, met en évidence les principales opportunités discutées lors du Symposium 2020 sur la biofabrication dans l’espace pour étendre la fabrication de cellules souches dans l’espace.
La bioproduction, un type de production de cellules souches qui utilise des matériaux biologiques tels que des microbes pour produire des substances et des biomatériaux adaptés à une utilisation dans des applications précliniques, cliniques et thérapeutiques, peut être plus productive dans des conditions de microgravité.
« Nous constatons que les vols spatiaux et la microgravité sont un endroit souhaitable pour la bioproduction car ils confèrent un certain nombre de propriétés très spéciales aux tissus biologiques et aux processus biologiques qui peuvent aider à produire en masse des cellules ou d’autres produits d’une manière que vous ne seriez pas en mesure de faire. sur Terre », a déclaré le biologiste des cellules souches Arun Sharma, PhD, chercheur et chef d’un nouveau laboratoire de recherche dans l’Institut de médecine régénérative du Conseil des gouverneurs de Cedars-Sinai, l’Institut de cardiologie Smidt et le Département des sciences biomédicales.
« Les deux dernières décennies ont vu des progrès remarquables dans la médecine régénérative et des progrès exponentiels dans les technologies spatiales permettant de nouvelles opportunités d’accéder et de commercialiser l’espace », a-t-il déclaré.
Les participants au symposium sur l’espace virtuel en décembre ont identifié plus de 50 opportunités commerciales potentielles pour mener des travaux de biofabrication dans l’espace, selon l’article de Cedars-Sinai. Les plus prometteurs se répartissaient en trois catégories : la modélisation des maladies, la biofabrication et les produits dérivés de cellules souches.
Le premier, la modélisation des maladies, est utilisé par les scientifiques pour étudier les maladies et les traitements possibles en répliquant des structures à pleine fonction, qu’il s’agisse de cellules souches, d’organoïdes (structures miniatures en 3D issues de cellules souches humaines qui ressemblent à des tissus humains) ou d’autres tissus.
Les enquêteurs ont découvert qu’une fois que le corps est exposé à des conditions de faible gravité pendant de longues périodes, il subit une perte osseuse et un vieillissement accélérés. En développant des modèles de maladie basés sur ce processus de vieillissement accéléré, les chercheurs peuvent mieux comprendre les mécanismes du processus de vieillissement et de la progression de la maladie.
« Non seulement ce travail peut aider les astronautes, mais il peut également nous amener à fabriquer des constructions osseuses ou des constructions musculaires squelettiques qui pourraient être appliquées à des maladies comme l’ostéoporose et d’autres formes de vieillissement osseux accéléré et de fonte musculaire que les gens subissent sur Terre », a déclaré Sharma. , qui est l’auteur correspondant de l’article.
Un autre sujet très discuté lors du symposium était la biofabrication, qui utilise des procédés de fabrication pour produire des matériaux tels que des tissus et des organes. L’impression 3D est l’une des technologies de base de la biofabrication.
Un problème majeur avec la production de ces matériaux sur Terre concerne la densité induite par la gravité, ce qui rend difficile l’expansion et la croissance des cellules. En l’absence de gravité et de densité dans l’espace, les scientifiques espèrent pouvoir utiliser l’impression 3D pour imprimer des formes et des produits uniques, comme des organoïdes ou des tissus cardiaques, d’une manière qui ne peut pas être reproduite sur Terre.
La troisième catégorie concerne la production de cellules souches et la compréhension de l’influence de la microgravité sur certaines de leurs propriétés fondamentales. Certaines de ces propriétés incluent la puissance, ou la capacité d’une cellule souche à se renouveler, et la différenciation, la capacité des cellules souches à se transformer en d’autres types de cellules.
Comprendre certains des effets des vols spatiaux sur les cellules souches peut potentiellement conduire à de meilleures façons de fabriquer un grand nombre de cellules en l’absence de gravité. Les scientifiques de Cedars-Sinai seront envoyer des cellules souches dans l’espace au début de l’année prochaine, en collaboration avec la NASA et un entrepreneur privé, Space Tango, pour tester s’il est possible de produire de gros lots dans un environnement à faible gravité.
« Alors que nous sommes encore dans la phase exploratoire de certaines de ces recherches, cela ne relève plus du domaine de la science-fiction », a déclaré Sharma. « Au cours des cinq prochaines années, nous pourrions assister à un scénario dans lequel nous trouverons des cellules ou des tissus qui peuvent être fabriqués d’une manière qui n’est tout simplement pas possible ici sur Terre. Et je pense que c’est extrêmement excitant.
Référence: Sharma A, Clemens RA, Garcia O, et al. Bioproduction en orbite terrestre basse pour la médecine régénérative. Représentant des cellules souches. 2021;0(0). doi: 10.1016/j.stemcr.2021.12.001
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