El secreto para producir grandes lotes de células madre de forma más eficiente puede estar en las condiciones de gravedad casi nula del espacio. Científicos del Cedars-Sinai, en Estados Unidos, han descubierto que la microgravedad tiene el potencial de contribuir a los avances que salvan vidas en la Tierra al facilitar la rápida producción masiva de células madre.
Un nuevo artículo, dirigido por el Cedars Sinai y publicado en la revista 'Stem Cell Reports', pone de relieve las oportunidades clave que se debatieron durante el Simposio de Biomanufactura en el Espacio 2020 para ampliar la fabricación de células madre en el espacio.
"En las dos últimas décadas se han producido avances notables en la medicina regenerativa y un avance exponencial en las tecnologías espaciales que permiten nuevas oportunidades de acceso"
La biofabricación es un tipo de producción de células madre que utiliza materiales biológicos como los microbios para producir sustancias y biomateriales adecuados para su uso en aplicaciones preclínicas, clínicas y terapéuticas puede ser más productiva en condiciones de microgravedad.
"Estamos descubriendo que los vuelos espaciales y la microgravedad son un lugar deseable para la biomanufactura porque confieren una serie de propiedades muy especiales a los tejidos biológicos y a los procesos biológicos que pueden ayudar a producir en masa células u otros productos de una forma que no se podría hacer en la Tierra", explica el biólogo de células madre Arun Sharma, científico investigador y jefe de un nuevo laboratorio de investigación en el Instituto de Medicina Regenerativa del Consejo de Gobernadores del Cedars-Sinaí, el Instituto del Corazón Smidt y el Departamento de Ciencias Biomédicas.
"En las dos últimas décadas se han producido avances notables en la medicina regenerativa y un avance exponencial en las tecnologías espaciales que permiten nuevas oportunidades de acceso y comercialización del espacio", añade.
Según el documento del Cedars-Sinai, los asistentes al simposio virtual sobre el espacio celebrado en diciembre identificaron más de 50 posibles oportunidades comerciales para llevar a cabo trabajos de biomanufactura en el espacio. Las más prometedoras se dividen en tres categorías: modelización de enfermedades, biofabricación y productos derivados de células madre.
La primera, el modelado de enfermedades, es utilizada por los científicos para estudiar enfermedades y posibles tratamientos mediante la reproducción de estructuras con funciones completas, ya sea con células madre, organoides (estructuras 3D en miniatura cultivadas a partir de células madre humanas que se asemejan a los tejidos humanos) u otros tejidos.
Los investigadores han descubierto que cuando el cuerpo se expone a condiciones de baja gravedad durante largos periodos de tiempo, experimenta una pérdida ósea y un envejecimiento acelerados. Al desarrollar modelos de enfermedades basados en este proceso de envejecimiento acelerado, los investigadores pueden comprender mejor los mecanismos del proceso de envejecimiento y la progresión de las enfermedades.
"Este trabajo no sólo puede ayudar a los astronautas, sino que también puede llevarnos a fabricar construcciones óseas o músculo-esqueléticas que podrían aplicarse a enfermedades como la osteoporosis y otras formas de envejecimiento óseo acelerado y desgaste muscular que la gente experimenta en la Tierra", avanza Sharma, autor correspondiente del artículo.
Otro tema muy debatido en el simposio fue la biofabricación, que utiliza procesos de fabricación para producir materiales como tejidos y órganos. La impresión 3D es una de las principales tecnologías de biofabricación.
Uno de los principales problemas de la producción de estos materiales en la Tierra es la densidad inducida por la gravedad, que dificulta la expansión y el crecimiento de las células. Con la ausencia de gravedad y densidad en el espacio, los científicos tienen la esperanza de poder utilizar la impresión 3D para imprimir formas y productos únicos, como organoides o tejidos cardíacos, de una forma que no puede reproducirse en la Tierra.
"Dentro de los próximos cinco años podemos ver un escenario en el que encontremos células o tejidos que puedan fabricarse de una manera que simplemente no es posible aquí en la Tierra"
La tercera categoría tiene que ver con la producción de células madre y la comprensión de cómo algunas de sus propiedades fundamentales se ven influidas por la microgravedad. Algunas de estas propiedades son la potencia, o la capacidad de una célula madre para renovarse, y la diferenciación, la capacidad de las células madre para convertirse en otros tipos de células.
La comprensión de algunos de los efectos de los vuelos espaciales sobre las células madre puede conducir a mejores formas de fabricar grandes cantidades de células en ausencia de gravedad. Científicos del Cedars-Sinai enviarán células madre al espacio a principios del próximo año, en colaboración con la NASA y un contratista privado, Space Tango, para probar si es posible producir grandes lotes en un entorno de baja gravedad.
"Aunque todavía estamos en la fase exploratoria de algunas de estas investigaciones, esto ya no pertenece al ámbito de la ciencia ficción. Dentro de los próximos cinco años podemos ver un escenario en el que encontremos células o tejidos que puedan fabricarse de una manera que simplemente no es posible aquí en la Tierra, y creo que eso es extremadamente emocionante", concluye.