לתאי גזע שגדלו במיקרו-כבידה על סיפון תחנת החלל הבינלאומית (ISS) יש איכויות ייחודיות שיכולות יום אחד לעזור להאיץ ביותרפיות חדשות ולרפא מחלות מורכבות, אומרים שני חוקרים מ- Mayo Clinic. ניתוח המחקר של פיי עבדול גאני ואבא זוביר, MD, Ph.D., פורסם ב- NPJ Microgravityמגלה שמיקרו-כבידה יכולה לחזק את פוטנציאל ההתחדשות של תאים. ד"ר זוביר הוא מומחה לרפואת מעבדה ומנהל רפואי של המרכז לביו-תרפיה מתחדשת ב- Mayo Clinic בפלורידה. עבדול גאני הוא טכנולוג מחקר של Mayo Clinic. מיקרו כבידה היא חוסר משקל או כמעט אפס כבידה.
חקר תאי גזע בחלל חשף מנגנוני תאים שאחרת לא היו מזוהים או לא ידועים בנוכחות כוח הכבידה הרגיל. הגילוי הזה מצביע על ערך מדעי רחב יותר למחקר זה, כולל יישומים קליניים פוטנציאליים."
אבא זוביר, MD, Ph.D., חוקר, Mayo Clinic
ד"ר זוביר השיק ניסויים בתאי גזע מהמעבדה שלו בשלוש משימות שונות ל-ISS. מאמר הסקירה שלו מספק נתונים על השאלה המדעית, "האם החלל הוא הסביבה האידיאלית לגידול מספר גדול של תאי גזע?" דאגה מרכזית נוספת היא האם תאים שגדלו בחלל יוכלו לשמור על כוחם ותפקודם לאחר התזה על כדור הארץ.
"המטרה של כמעט כל טיסות חלל שבהן חוקרים תאי גזע היא לשפר את הצמיחה של כמויות גדולות של תאי גזע בטוחים ואיכותיים בדרגה קלינית עם התמיינות מינימלית של תאים", אומר ד"ר זוביר. "התקווה שלנו היא לחקור את התאים שגדלו בחלל כדי לשפר את הטיפול במצבים הקשורים לגיל כמו שבץ, דמנציה, מחלות ניווניות וסרטן."
האתגרים של גידול תאי גזע על פני כדור הארץ
תאי גזע בוגרים המצויים במח העצם וברקמת השומן (שומן) אינם מתחלקים ומתמיינים לתאים מיוחדים. כתוצאה מכך, מספר תאי הגזע הבוגרים בכל חולה מוגבל מוגבל. כדי להשיג מספיק תאי גזע למחקר קליני או לשימוש בחולים, יש להכפיל ולהרחיב את התאים. זהו תהליך יקר וגוזל זמן עם תוצאות לא עקביות.
באמצעות מחקר על תחנת החלל הבינלאומית, מדענים השיגו הבנה חדשה לגבי האופן שבו תאים מתרבים, מתפקדים ומתעצבים לתאים מיוחדים. חשוב לציין, הם גם גילו שמיקרו-כבידה מטפחת צמיחה ותפקוד טובים יותר של תאים בהשוואה לאלה שתורבתו במעבדת כדור הארץ.
"סביבת החלל מציעה יתרון לצמיחת תאי גזע בכך שהיא מספקת מצב תלת מימדי טבעי יותר להתפשטותם, הדומה מאוד לצמיחה של תאים בגוף האדם. זאת בהשוואה לסביבת התרבות הדו-ממדית הזמינה על פני כדור הארץ. זה פחות סביר לחקות רקמה אנושית", אומר ד"ר זוביר.
תגליות מתאי גזע שגדלו בחלל
הערך המיידי של מחקר תאי גזע בין-כוכבי עשוי להיות בגידול רקמות לצורך מודל מחלות. ניתן להשתמש בתאי גזע בתרבית בחלל כדי ליצור מחדש מודלים דמויי חיים של סרטן ומחלות אחרות בצלחת פטרי. לאחר מכן החוקרים יכולים להשתמש במודלים אלה כדי לעקוב אחר התקדמות המחלה ולבדוק טיפולים חדשים כדי לעצור אותה.
סקירה מקיפה של מאמרים מ- Mayo Clinic ומרכזי בריאות אקדמיים אחרים מראה למחקר החלל יש יישומים הרבה מעבר למעבדה. מספר שורות תאי גזע שגדלו בחוסר משקל הראו פוטנציאל קליני:
- תאי גזע מזנכימליים הם תאי גזע בוגרים המפרישים גורמי גדילה בעלי פוטנציאל לריפוי. הצוות של ד"ר זוביר תיעד כי לתאי גזע מזנכימליים המורחבים במיקרו-כבידה יש יכולות מדכאות חיסוניות גדולות יותר מאלה שגדלו על פני כדור הארץ.
- תאי גזע המטופואטיים בעלי יכולות התחדשות דם להילחם בזיהום, לעצור דימום ולשאת חמצן. תאי גזע המטופואטיים שגדלו על סיפון ה-ISS הראו יכולת להתרחב ולהתמיין לתאי דם אדומים או לבנים שיוכלו לשמש יום אחד לטיפול בחולים עם סרטן דם.
- תאי אבות קרדיווסקולריים לספק את אבני הבניין לכלי הדם ולשריר הלב. הם ממלאים תפקיד מכריע בתיקון השרירים. גידול תאי אבות קרדיווסקולריים בחלל יכול יום אחד לספק אפשרויות חדשות לתיקון רקמות שנפגעו מהתקף לב.
- תאי גזע עצביים נמצאים במערכת העצבים המרכזית וממלאים תפקיד מפתח בפיתוח, תחזוקה ותיקון המוח. תאים עצביים התרחבו בסביבה נטולת כוח הכבידה ושמרו על יכולות ההתחדשות שלהם על פני כדור הארץ. חוקרים חוקרים האם תאים עצביים שגדלו בחלל יכולים להציע טיפול חלופי למחלות של מערכת העצבים המרכזית.
מכשולים לריפוי
למרות ההבטחה לחקר תאי גזע מחוץ לכדור הארץ, החוקרים מתמודדים עם אתגרים רבים. תאים עלולים לאבד את כוחם ויכולתם לתפקד לאחר חשיפה ארוכת טווח למיקרו-כבידה. עם הזמן, קרינת החלל עלולה לפגוע ב-DNA ולהשפיע על צמיחת התאים. דאגה נוספת היא האם תאים שגדלו במיקרו-כבידה עלולים להפוך לסרטניים. הצוות של ד"ר זוביר, לעומת זאת, לא מצא עדות לנזק כרומוזומלי שעלול לעורר סרטן בתאי גזע מזנכימליים שהתרביתו בחלל.
מחקר תאי גזע בקוסמוס נמצא בשלביו הראשונים, וההשפעות המלאות של ריבוי תאים בחוסר משקל אינן מובנות במלואן. דרושים עוד נתונים מדעיים, מחקר ומימון כדי לעזור לחוקרים להבין את הפוטנציאל הקליני של תאים מורחבים בחלל.
"מחקר החלל שנערך עד כה הוא רק נקודת התחלה. פרספקטיבה רחבה יותר לגבי יישומי תאי גזע אפשרית ככל שהמחקר ממשיך לחקור את השימוש בחלל לקידום רפואה רגנרטיבית", כותב ד"ר זוביר.
מינהל האווירונאוטיקה והחלל הלאומי והמרכז לביו-תרפיה מתחדשת של Mayo Clinic סיפקו מימון למחקר זה.
