Des chercheurs explorent de nouvelles façons de cultiver des cellules cardiaques vivantes pour la recherche en microgravité

Dans le cadre de la préparation d’une expérience à bord de la Station spatiale internationale, les chercheurs ont exploré de nouvelles façons de cultiver des cellules cardiaques vivantes pour la recherche en microgravité. Ils ont constaté que la cryoconservation, un processus de stockage des cellules à -80 ° C, facilite le transport de ces cellules vers le laboratoire en orbite, offrant plus de flexibilité dans les calendriers de lancement et d’opérations. Le processus pourrait profiter à d’autres recherches biologiques dans l’espace et sur Terre.

L’enquête, MVP Cell-03, a mis en culture des cellules précurseurs du cœur sur la station spatiale pour étudier comment la microgravité affecte le nombre de cellules produites et combien d’entre elles survivent. Ces cellules précurseurs ont un potentiel d’utilisation dans la modélisation de maladies, le développement de médicaments et la médecine régénérative, comme l’utilisation de cellules cardiaques cultivées pour reconstituer celles endommagées ou perdues en raison d’une maladie cardiaque.

Des études antérieures suggèrent que la culture de telles cellules en microgravité simulée augmente l’efficacité de leur production. Mais l’utilisation de cultures de cellules vivantes dans l’espace présente des défis uniques. L’expérience MVP Cell-03, par exemple, doit être menée dans un délai précis, lorsque les cellules sont juste au bon stade. Les changements de vol et la disponibilité de l’équipage pourraient entraîner des retards affectant la recherche.

Parfois, un vol est retardé et les enquêteurs doivent préparer des lots et des lots de cellules de sauvegarde. Les astronautes sont confrontés à une quantité de travail écrasante le jour où les enquêtes arrivent, mais ces cellules ont besoin d’un milieu frais tout de suite. Nous avons pensé que nous ferions mieux d’élaborer cette procédure à l’avance. « 

Chunhui Xu, chercheur principal pour MVP Cell-03, École de médecine, Université Emory

Son laboratoire a donc mené des expériences sur de nouvelles méthodes de transport et de culture des cellules cardiaques. Leurs résultats, récemment publiés dans la revue Biomaterials, montrent que la cryoconservation ne semble pas affecter les cellules et offre même l’avantage supplémentaire de protéger les cellules de l’excès de gravité subi lors du lancement.

«La cryoconservation vous permet de réduire considérablement l’effet de lancement afin que votre recherche ne puisse examiner que les effets de l’environnement en orbite terrestre basse», explique Marc Giulianotti, directeur du programme du Laboratoire national américain de l’ISS, qui a parrainé la recherche. « La technique ouvre également des possibilités d’expériences dans des environnements lunaires ou spatiaux lointains. Elle pourrait même offrir des avantages significatifs pour la recherche terrestre en termes d’expédition de cellules et de tissus à travers un pays ou la planète. »

L’équipe de Xu a également comparé un nouveau milieu de culture cellulaire qui ne nécessite pas de dioxyde de carbone avec le milieu standard actuel, ce qui le fait, et n’a trouvé aucune différence entre les deux. Le dioxyde de carbone ajoute du poids et de la masse – et du coût – à un lancement spatial. L’équipe de recherche a testé plusieurs modifications des milieux de culture pour améliorer également les procédures de cryoconservation.

Les cellules cardiaques cryoconservées se sont envolées vers la station spatiale en mars 2020. Les astronautes les ont décongelées et les ont cultivées avec succès, générant des cellules cardiaques battantes. Ceux-ci ont été renvoyés sur Terre après 22 jours de vol spatial.

«Il n’y a aucune raison de penser que vous ne pourriez pas faire cela avec d’autres types de cellules», déclare Giulianotti. «Cela rend les choses beaucoup plus faciles pour les enquêteurs. Ils peuvent travailler selon leur propre horaire pour envoyer les cellules à la station sans avoir à démarrer l’expérience dès que la capsule arrive, quand il y a une course folle pour tout faire. Ne pas avoir à continuer les cellules vivantes pendant le voyage réduisent l’empreinte de l’expérience et le coût des matériaux. « 

Xu dit que l’équipe a rendu compte des résultats maintenant parce qu’elle pensait que cela serait utile pour d’autres recherches dans l’espace et avec ce type de cellule.

«Nous pensions que la cryoconservation pourrait bénéficier à tant d’applications différentes, et nous pouvons imaginer de nombreuses situations où un milieu indépendant du dioxyde de carbone serait très utile», déclare Xu.

Giulianotti appelle les résultats une étape importante pour la recherche spatiale de nouvelle génération. «Au National Lab, nous pouvons imaginer des banques de lignées cellulaires que vous pouvez simplement extraire pour démarrer une expérience. Il a un grand potentiel pour l’avenir.