Una luz revoloteó bajo los pies de Nigan Huang mientras los cohetes que llevaban su investigación (células musculares humanas vivas cultivadas en andamios montados en pequeños chips) se elevaron, se elevaron y se elevaron hacia el cielo. La Estación Espacial Internacional desapareció en el Laboratorio Nacional. Los chips ayudarán a Huang a comprender mejor la disfunción muscular, que a menudo se observa en astronautas y adultos mayores, y a probar medicamentos para combatir esta afección.
Ahora, los resultados están de vuelta. informe en un estudio publicado el 25 de julio Informes de células madre, el equipo de Huang demostró que los músculos de los astronautas sufren cambios metabólicos que indican degeneración muscular y actividad genética asociada con la pérdida muscular relacionada con la edad llamada sarcopenia. Pero el tratamiento farmacológico evitó parcialmente los efectos negativos de la microgravedad.
“El espacio es un entorno verdaderamente único que acelera las características asociadas con el envejecimiento y también afecta a muchos procesos saludables”, dice Huang, profesor asociado de la Universidad de Stanford. “Los astronautas regresan con atrofia muscular, o pérdida de la función muscular, porque los músculos no se utilizan activamente en ausencia de gravedad. A medida que los viajes espaciales están disponibles para los ciudadanos comunes y corrientes, es importante comprender qué les sucede a nuestros músculos en microgravedad. “.
Para comprender los efectos de la microgravedad en los músculos, los investigadores lanzaron chips musculares (paquetes de células musculares orientadas mediante bioingeniería sobre biomateriales modelados que imitan la estructura de los músculos reales) en astronautas en el espacio para extender la atención hasta siete días.
Cuando los investigadores compararon las células musculares cultivadas en microgravedad con las células cultivadas en la Tierra, encontraron que la formación de fibras musculares estaba alterada. También descubrieron diferencias en su actividad genética y perfil proteico. Los genes relacionados con la función mitocondrial, de la que los músculos obtienen su energía, se vieron comprometidos y se promovieron los genes asociados con la formación de grasa. Estos resultados sugieren que la microgravedad puede afectar la regeneración muscular.
Los músculos de los astronautas también tienen una actividad genética que se parece un poco a la sarcopenia muscular, que normalmente afecta a personas de 60 años o más.
“Creemos que nuestra investigación sobre chips musculares en microgravedad podría tener amplias implicaciones para la sarcopenia”, dice Huang. “La sarcopenia normalmente tarda décadas en desarrollarse en la Tierra, y creemos que la microgravedad puede tener cierto potencial para acelerar el proceso de la enfermedad en días”.
En un experimento de prueba de concepto para probar un chip muscular para la detección de drogas, los astronautas agregaron medicamentos a los chips para tratar la sarcopenia o mejorar la regeneración muscular. El tratamiento redujo parcialmente algunos de los efectos negativos de la microgravedad en los músculos, evitando el cambio metabólico hacia la formación de grasa. Al observar los patrones de actividad genética, el músculo tratado con medicamentos en microgravedad se parecía más a las muestras del suelo que a las muestras no tratadas en microgravedad.
Debido a que la exploración espacial requiere mucha mano de obra y recursos, el estudio actual es un experimento único y se permitió un número limitado de muestras a bordo del cohete. Los científicos ahora están implementando dispositivos que simulan la microgravedad para superar algunas de estas limitaciones y ayudar en sus investigaciones en el espacio. Está previsto que los chips musculares de Huang se lancen en otro vuelo espacial en 2025 para continuar la investigación sobre la identificación de fármacos para tratar las deficiencias en la regeneración muscular inducidas por la microgravedad.
“Este concepto de plataforma de chip de tejido diseñada en microgravedad es una herramienta potencialmente transformadora que nos permite estudiar una variedad de enfermedades y detectar medicamentos sin la necesidad de animales o seres humanos”, dice Huang.
