Groeiende weefsels op aarde en in de ruimte

[univers]

Componenten van menselijke endotheelcellen gekleurd voor identificatie. Rood is het 'actine'-eiwit waarmee de cellen kunnen bewegen, zich kunnen hechten, delen en kunnen reageren op stimuli. In het blauw zijn de celkernen die DNA bevatten.

Tissue engineering is een snel evoluerend veld dat nieuwe hoogten bereikt dankzij ruimteonderzoek. Een experiment op het internationale ruimtestation ISS opent mogelijkheden om kunstmatige bloedvaten te laten groeien voor chirurgie bij mensen.

De meeste technieken om driedimensionale structuren uit menselijke cellen op aarde te laten groeien, omvatten biocompatibele steigers. In het lab gebruiken wetenschappers ze om de vorm van het weefsel te definiëren en cellen te helpen bij elkaar te blijven. Een Europees experiment liet zien hoe celculturen in microzwaartekracht geen externe ondersteuning nodig hebben en op natuurlijke wijze rudimentaire bloedvaten kunnen vormen.

Het Spheroids-experiment keek naar hoe de cellen die de binnenste laag van onze bloedvaten vormen - de endotheelcellen - reageren op microzwaartekracht in het ruimtestation. Endotheelcellen regelen de samentrekking en expansie van onze bloedvaten, waardoor de bloedtoevoer naar onze organen en bloed wordt gereguleerd druk.



Gewichtloosheid en gebrek aan convectie in een baan vormen een ideale combinatie om deze driedimensionale, complexe structuren te bestuderen.

De menselijke cellen gekweekt in de ruimte geassembleerd in buisvormige structuren, vergelijkbaar met de binnenwand van bloedvaten in ons lichaam. Het experiment liet cellen groeien gedurende 12 dagen in de Kubik-incubator van ESA om ze op de juiste temperatuur te houden.

Deze buisachtige aggregaties leken op rudimentaire bloedvaten, iets dat nooit eerder is bereikt door wetenschappers die cellen op aarde cultiveren", zegt Daniela Grimm van de Otto von Guericke University Magdeburg, Duitsland. Het Spheroids-experiment liep in 2016 op het internationale ruimtestation ISS.

“Niemand wist hoe de cellen zouden reageren op de ruimte. Het Spheroids-project is vanaf het allereerste begin een opwindend avontuur geweest, "voegt ze eraan toe.


Deze endotheelcellen brachten meerdere dagen door in een willekeurige positioneringsmachine, een apparaat dat microzwaartekracht op aarde simuleert.

Ingebouwde ruimte voor patiënten op aarde
Met de monsters terug op aarde waren wetenschappers aangenaam verrast om te zien hoe de cellen zelf driedimensionale sferoïdenaggregaten vormden.

"We hebben nieuwe dingen geleerd over het buisvormingsmechanisme en de resultaten bevestigden dat zwaartekracht een invloed heeft op de manier waarop belangrijke eiwitten en genen op elkaar inwerken", legt Markus Wehland, een moleculair bioloog van dezelfde universiteit, uit.

Laboratorium en papierwerk gaat door - hoe en waarom de cellen zich ophopen in sferoïden wordt nog onderzocht.

"We kweken verschillende cellen om de weefseltechnologie van kunstmatige bloedvaten te verbeteren," zegt Markus. Door de endotheelcellen te combineren met andere culturen, is het team zelfs in staat geweest om meerdere lagen van een bloedvat te 'herbouwen' in een willekeurige positioneringsmachine, een apparaat dat microzwaartekracht op aarde simuleert.

Groeiende bloedvaten in de ruimte kunnen menselijke weefsels helpen ontwikkelen voor transplantaties of voor de productie van nieuwe medicijnen. Betere technieken kunnen uiteindelijk helpen beschadigde bloedvaten te vervangen voor patiënten die transplantaties nodig hebben.

Astronauten zullen ook profiteren van de nieuwe kennis over endotheelcellen, omdat ze veranderingen in de bloeddruk vertonen tijdens ruimtevaart.

http://www.esa.int/Science_Exploration

http://www.esa.int/Science_Exploration/ ... s_in_space