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在空间站培养心脏细胞,研究人员有妙法

为了检测从干细胞中提取的心脏结构蛋白,研究人员将其染成了绿色,并将细胞核染成了蓝色。

NASA宇航员Jessica Meir与便携式手套箱。

phys.org网站当地时间5月28日报道,作为国际空间站实验准备工作的重要组成部分,美国研究人员探索了用于微重力研究的活心脏细胞的培养方法。他们发现低温(-80℃左右)存储能使这些细胞更容易被运输到轨道实验室中,这将为飞船发射时间提供更多灵活性。此外,低温存储技术或许也有益于太空和地球上的其他生物科学研究。相关研究成果刊登在《生物材料》杂志中。

研究人员在空间站实施了培养心脏前体细胞的实验项目MVP Cell-03,以研究微重力条件如何影响产生的细胞数量及细胞存活率。这类前体细胞在疾病建模、药物开发和再生医学等方面极具应用潜力。此前的研究表明,在模拟微重力环境中培养前体细胞,能够提高培养效率。然而,在太空中执行活细胞培养任务面临着一些独特的挑战。例如,MVP Cell-03实验必须在特定时间范围内进行。发射任务和机组人员的偶然可变性可能导致延误,这将影响研究正常进展。“由于发射常常延误,研究人员将不得不准备大批备用细胞。”美国埃默里大学医学院科学家、该项目首席研究员Chunhui Xu说,“这为太空研究任务增加了许多工作量。例如,细胞需要新鲜的培养基。我们希望提前解决这些问题。”

因此,Xu团队对移植和培养心脏细胞的新方法进行了研究。他们发现,低温保存技术不仅不会影响细胞,反而对细胞培养有额外好处,可以保护细胞免受发射时的过度重力的影响。国际空间站美国国家实验室项目负责人Marc Giulianotti说:“低温保存能显著弱化发射的影响。低温保存技术为月球或深空环境实验、跨国/跨星球的细胞/组织输送奠定了基础。”

研究人员还对比了新细胞培养基(无二氧化碳)和标准培养基(含二氧化碳)。结果表明,培养基是否含二氧化碳对细胞影响不大,但对发射任务影响较大。二氧化碳增加了太空发射的总质量和成本。此外,他们还测试了多种培养基改进方法,以优化低温保存程序。低温保存的心脏细胞于2020年3月运抵空间站。宇航员成功对其进行解冻并培养出了“跳动”的心脏细胞。

Giulianotti说:“不出意外,低温保存应该也适用于其他类型的细胞。这简化了研究人员的工作,让他们能够按照自己设定的时间表动作,而不必担心细胞在旅途中失活。”Xu补充道:“我们认为,低温保存还有很多用途。不依赖二氧化碳的培养基是非常有用的。”

Giulianotti指出,新成果对下一代太空研究有重要推动作用。他说:“在实验室内,我们能够打造细胞系库,并依靠它们启动实验。”

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编译:雷鑫宇

审稿:西莫

责编:陈之涵

期刊来源:《生物材料》

期刊编号:0142-9612

原文链接:

https://phys.org/news/2021-05-ways-culture-heart-cells-international.html

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