宇宙旅行は心臓修復の鍵を握る可能性があります
宇宙飛行士は、科学的に微小重力として知られている、実質的に無重力の環境に住んでいます。微小重力が人体に及ぼす影響はさまざまで魅力的です。損傷を与えるものもあれば、償還するものもあります。新しい研究は、微小重力がヒト幹細胞に与える影響の治療目的を発見しました。
脳が上向きにシフトすることから、筋肉が収縮すること、静脈が腫れること、宇宙飛行士の顔が腫れることまで、人体への微小重力の影響は控えめに言っても魅力的です。
しかし、無重力状態は心臓にどのように影響しますか？この重要な臓器は、重力下の場合ほど多くの血液を体全体に送り出す必要がないため、時間の経過とともに血管の弾力性が低下し、太くなる傾向があり、心臓病のリスクが高まります。
しかし、これらの否定的な結果への対抗策として、科学者たちは、人間の心臓に対する宇宙飛行の潜在的な治療効果をますます明らかにしています。
たとえば、研究室でシミュレートされた微小重力は、前駆細胞の年齢に応じて異なる影響を与えることが研究によって示されています。前駆細胞は「幹細胞の初期の子孫であり、分化して1つまたは複数の種類の細胞を形成することができます」。
胚性マウス細胞に関する他の研究では、宇宙飛行のシミュレーションが幹細胞の幹細胞性と分化に影響を及ぼし、心筋細胞へのより迅速な分化を助けることが示されています。
そのため、カリフォルニア州ロマリンダにあるロマリンダ大学の研究者たちは、このように改変された幹細胞を心臓の修復に使用できるかどうか疑問に思いました。
この質問に答えるために、Jonathan Baioらは、微小重力下で起こる分子変化をシミュレートし、心臓血管前駆細胞の治療可能性を高めるためのそれらの影響を調査しました。
研究者たちは、ジャーナルの特集号に彼らの発見を発表しました 幹細胞と発達。
微小重力はカルシウムシグナル伝達を変化させる
Baioとチームは、NASAの国際宇宙ステーションで6〜7日間微小重力をシミュレートし、宇宙ステーションに搭載された国立研究所で新生児の心臓前駆細胞を12日間培養しました。
科学者たちは遺伝子発現の変化を探し、微小重力環境が「心臓血管の発達の初期状態に通常関連する遺伝子の発現を誘発した」ことを発見しました。
6〜7日後、科学者たちはカルシウムシグナル伝達経路の変化を発見しました。これは、心臓修復のための幹細胞ベースの治療法を改善するために使用できると彼らは言います。
30日後、Cアルファと呼ばれるカルシウム依存性プロテインキナーゼまたは酵素が活性化されました。さらに「新生児[心臓前駆細胞]におけるカルシウム誘導の効果を調査する」ために、研究者らはカルシウムシグナル伝達を増加させることによって地球上のプロテインキナーゼを活性化しました。
指摘された変化により、研究者たちは「地球上のカルシウムシグナル伝達を操作することは、細胞ベースの心臓修復のための新しい治療の機会をもたらす」と結論付けました。
調査結果が心臓修復にとって何を意味するか
著者が指摘しているように、虚血性心筋症の患者を治療したり、心臓発作からの回復を助けたりするために心臓幹細胞を使用している初期段階の臨床試験がすでにあります。
これらの試験の結果は有望ですが、細胞の生着が失敗することがあり、科学者はまだどのタイプの細胞が移植に最適であるかを議論しています。
「したがって、[微小重力]実験の結果を地球ベースの実験に適用することで、心臓修復のための[心臓前駆細胞]の使用を含む現在の臨床試験の欠点を克服するのに役立つ可能性があります」と著者は書いています。
Baioと同僚は、次のように結論付けています。
「[M]初期の[心臓前駆細胞]の通常の重力環境をアニメーション化することは、初期の心臓前駆細胞が発達または拡大する重要なメカニズムを浮き彫りにするかもしれません。このような洞察は、心臓血管の発達をさらに理解し、幹細胞ベースの再生治療の結果を高めるために適用される可能性があります。」
グラハムC.パーカー博士—ミシガン州デトロイトにあるウェイン州立大学医学部に所属し、ジャーナルの編集長を務める 幹細胞と発達— 調査結果についてもコメントします。
彼は、「この論文は、宇宙ベースと地上ベースの実験計画を組み合わせるための重要な概念実証を提供し、宇宙飛行とここ地球の両方の心臓治療開発に情報を提供します」と述べています。
