Cuando la astronauta de la NASA Jessica Meir deslizó recientemente sus manos en la Guantera de Ciencias de la Vida en la Estación Espacial Internacional para realizar una nueva investigación sobre los tejidos del corazón, ella trajo un círculo completo de colaboración científica prolongada.

Antes de que Meir se convirtiera en astronauta en 2013 y volara a la estación espacial en julio de 2019, tenía una amplia experiencia con la investigación biológica. En 1999, durante su último año de licenciatura en la Universidad de Brown, ella se conectó con Ph.D. estudiante Peter Lee. Meir y Lee trabajaron en el mismo laboratorio, y Lee seleccionó a Meir para un equipo que estudió la sutura en microgravedad como parte de las oportunidades de vuelo para estudiantes de gravedad reducida de la NASA. ahora Universidad de Microgravedad. Graduado del programa de maestría en la entonces relativamente nueva Universidad Espacial Internacional en Francia, animó a Meir a asistir también; obtuvo una maestría allí antes de completar un doctorado en Scripps Institution of Oceanography (UCSD).

Ahora, Meir está trabajando con Lee una vez más, esta vez desde el espacio. Actualmente es profesor asistente de cirugía en la división cardíaca del Centro Médico Wexner de la Universidad Estatal de Ohio, Lee es coinvestigador del experimento Engineered Heart Tissues que Meir realizó en la guantera a bordo de la estación.

"Peter fue fundamental para fomentar mi sueño de convertirme en astronauta, "Dice Meir." Me abrió los ojos y facilitó la participación en oportunidades relacionadas con el espacio que de otra manera me habrían pasado por alto por completo. Llevar a cabo este experimento en la estación espacial es sumamente gratificante, no solo porque estoy contribuyendo a la ciencia de primer nivel, pero también porque siento que le estoy devolviendo algo a Peter ".

La investigación analiza cómo funciona el tejido cardíaco humano en el espacio. Utiliza tejidos 3-D únicos hechos de células cardíacas llamadas cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC), esencialmente células madre adultas. Los tejidos del corazón diseñados, o EHT, son estructuras tridimensionales complejas, cada uno del tamaño de unos pocos granos de arroz. Estas estructuras son más similares a los tejidos del cuerpo que los cultivos de células planas en una placa de Petri o los que flotan en un frasco de líquido.

Los investigadores esperan diferencias significativas en la función, estructura, y expresión génica entre los EHT en microgravedad y los que se encuentran en el suelo. Comprender estas diferencias podría ayudarlos a encontrar formas de prevenir o mitigar cambios problemáticos en futuras misiones de larga duración.

"Sabemos que la microgravedad y los vuelos espaciales en general tienen impactos en casi todos los sistemas del cuerpo, y el sistema cardiovascular no es una excepción, "Dice Lee." No sabemos qué sucede a nivel de tejido, aunque, y es difícil mantener las células en cultivo el tiempo suficiente para realizar estudios a largo plazo. El tejido diseñado nos permite estudiar los efectos de larga duración ".

Esta investigación emplea un nuevo tipo de sensor que utiliza imanes para registrar fácilmente las contracciones musculares y mide la velocidad y la cantidad de fuerza que generan los tejidos musculares en tiempo real. Tradicionalmente, tomar tales medidas ha sido difícil, Dice Lee.

"La forma tradicional es con un transductor de fuerza, un dispositivo mecánico que mide la fuerza al empujarlo o tirar de él, como cuando estás parado en una báscula ". Los EHT en esta investigación se forman alrededor de postes flexibles con pequeños imanes en uno de sus extremos. Cuando el tejido muscular se contrae, las publicaciones se mueven, cambiando el campo magnético entre los postes y el imán externo. Basado en ese cambio, el sensor calcula el movimiento del poste y la fuerza generada por el músculo.

"Otro beneficio de la investigación es que tuvimos que miniaturizar y automatizar la tecnología tanto como fuera posible para enviarla al espacio". ", Dice Lee." Ahora tenemos un tecnología más eficiente y rentable para su uso en la Tierra ".

Antes de que se produzcan las proteínas, las células producen ARN, que actúa como mensajero para llevar instrucciones del ADN para controlar el proceso de producción de proteínas. Durante la investigación, los miembros de la tripulación están preservando algunos de los EHT para que los investigadores puedan medir el ARN que sintetizan.

"Podemos analizar y observar la cantidad de ARN producida para miles de genes en ese momento, que nos dice qué genes están activados o desactivados y en qué niveles se expresan, "Lee explica. Los investigadores también traerán algunos EHT de regreso a la Tierra para ver si se recuperan de los cambios observados en la microgravedad.

El investigador principal del estudio es Deok-Ho Kim de la Universidad Johns Hopkins, Baltimore, y el proyecto incluye a otros coinvestigadores de la Universidad de Washington. Los Institutos Nacionales de Salud (NIH) financiaron esta investigación como parte de la iniciativa Tissue Chips in Space, y es uno de los nueve proyectos de iniciativa en la cartera del Laboratorio Nacional de EE. UU. de ISS. EHT se basa en investigaciones previas del Laboratorio Nacional ISS de Joseph Wu, Sotavento, y Arun Sharma.

Al ayudar a los científicos a comprender los mecanismos de cómo las células cardíacas tridimensionales reaccionan a la microgravedad, esta investigación podría ayudar a los pacientes con enfermedades cardíacas en la Tierra y posiblemente ofrecer pistas sobre cómo proteger a los astronautas en su viaje a Marte y de regreso.

"Desde una perspectiva personal, destaca el valor de la colaboración y la tutoría, "Dice Meir." Es maravilloso completar el círculo de los dos trabajando juntos hace más de 20 años con el sueño compartido de volar en el espacio para trabajar juntos en el experimento de Peter en la estación espacial. Cuando te acercas y das lo que puedes para animar a alguien y fomentar sus sueños, sus esfuerzos pueden ser exactamente lo que se necesita para convertir esos sueños en realidad ".