Orbitalna hodowla ludzkich tkanek. Zalążek przemysłowego procesu ruszy na ISS

Wspólny projekt „3D Organoids in Space” (Organoidy 3D z kosmosu) został zaaranżowany przez naukowców z Zurychu - Olivera Ullricha i Corę Thiel, pionierów badań nad wpływem grawitacji na ludzkie komórki. Wraz z inżynierami Airbusa, doprowadzili oni eksperyment do dojrzałości technologicznej. Zespół Airbus Innovations - kierowany przez Juliana Raatschena - opracował z kolei sprzęt i zorganizował dostęp do ISS.

Partnerzy potrzebowali trzech lat na ukończenie różnych faz testowych i konkurencyjnych wewnętrznych procedur selekcji – to czas od pomysłu do pierwszego testu produkcyjnego w kosmosie. „Jako pierwsi pokazujemy, że droga do produkcji w kosmosie jest możliwa. Nie w teorii, ale w praktyce” - mówi Ullrich. Profesor anatomii w UZH, wraz z biolog Corą Thiel i przedstawicielami spółki Airbus, chcą wykorzystać kosmiczną mikrograwitację do ułatwionego hodowania trójwymiarowych tkanek podobnych do narządów - tak zwanych organoidów - z ludzkich dorosłych komórek macierzystych. „Na Ziemi z powodu grawitacji trójwymiarowe organoidy nie mogą być produkowane bez wsparcia struktur szkieletowych” – wyjaśnia Thiel.

Miniaturowe struktury tkankowe tego rodzaju cieszą się dużym zainteresowaniem m.in. firm farmaceutycznych: umożliwiają prowadzenie badań toksykologicznych bezpośrednio na tkance ludzkiej bez potrzeby testowania na zwierzętach. Organoidy wyhodowane z komórek macierzystych pacjentów w przyszłości mogą też stać się bazą zastępczą dla tkanek uszkodzonych narządów. Może się to okazać niezbędne, bo liczba dawców narządów jest daleka od zaspokojenia zapotrzebowania na narządy do transplantacji.

Badania wykonane w marcu 2020 r., gdy 250 probówek zawierających ludzkie komórki macierzyste spędziło miesiąc na ISS, zakończyły się sukcesem: w warunkach mikrograwitacji na wysokości 400 kilometrów nad Ziemią z tkankowych komórek macierzystych rozwinęły się zgodnie z oczekiwaniami zróżnicowane struktury przypominające narządy wątroby, kości i chrząstki. W przeciwieństwie do nich struktury hodowane w laboratorium na  Ziemi jako kontrolne - pod wpływem grawitacji - wykazywały brak różnicowania komórek (lub tylko minimalne).

W planowanej misji na orbicie znajdą się tkankowe komórki macierzyste dwóch kobiet i dwóch mężczyzn w różnym wieku. Dzięki użyciu komórek zróżnicowanych biologicznie naukowcy sprawdzą, jak solidna jest przyjęta metodologia hodowli tkanek. Oczekują, że w warunkach mikrograwitacji produkcja będzie łatwiejsza i bardziej niezawodna niż alternatywna metoda naziemna, zakładająca wykorzystanie struktur wspierających wzrost. „Obecnie koncentrujemy się na zagadnieniach inżynierii produkcji i kontroli jakości. Zanim dojdzie do przewidywanej komercjalizacji, musimy dowiedzieć się, jak długo i w jakiej jakości możemy przechowywać organoidy wyhodowane w kosmosie po ich powrocie na Ziemię” - mówi Ullrich.

Próbki biologiczne wrócą na Ziemię na początku października. Pierwsze wyniki spodziewane są w listopadzie. „Jeśli eksperyment powiedzie się, technologia będzie mogła być rozwijana i doprowadzona do dojrzałości operacyjnej. Airbus i UZH Space Hub mogą w ten sposób wnieść wkład w poprawę jakości życia na Ziemi dzięki rozwiązaniom kosmicznym” - mówi kierujący projektem z ramienia Airbusa Julian Raatschen.

Projekt Organoidy z kosmosu ruszył w 2018 roku. Zespoły z UZH Space Hub i firmy Airbus Defence and Space zgłosiły wspólną propozycję do wewnętrznego konkursu innowacji i pomysłów Airbusa, aby zdobyć podstawowe finansowanie i zacząć wstępne prace badawcze. W konkursie projekt pokonał 500 innych pomysłów innowacyjnych.