Araştırmacılar tasarlanmış kalp dokusunu Uluslararası Uzay İstasyonu’na gönderdiler ve nasıl performans gösterdiğini ölçtüler.
Gemma Conroy
Çeviri: Pınar Daylan
Tasarlanmış kalp dokusu uzayda geçen bir ay gibi kısa bir sürenin ardından zayıfladı, atış hızı düzensizleşti ve yaşlanmanın etkisiyle benzerlik taşıyan moleküler ve genetik değişikliklere uğradı. Bulgular Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler kısmında yayınlandı.
Kaliforniya’daki Standford Üniversitesi’nden kardiyolog Joseph Wu çalışmanın, uzay uçuşunun insan kalbi üzerindeki zararlı etkilerinin arkasındaki moleküler yolları belirlemek için yararlı bir araç sunduğunu söylüyor.
Mikro yerçekimi vücut için zor olabilmektedir. Dolayısıyla buna maruz kalan astronotlar düzensiz kalp atışı gibi kardiyovasküler değişiklikler yaşadılar. Ancak çalışmanın ortağı, Johns Hopkins Üniversitesi’nden biyomedikal mühendisi Kim Deok-Ho, aylarca süren uzun süreli uzay uçuşlarının kalp üzerindeki etkilerini ve bu değişikliklerin altında yatan moleküler değişiklikleri çözümlemek şu an için erişilemez durumda diyor: “İnsan astronotlarda farklı moleküler ve işlevsel çalışmalar yapmak mümkün değil.”
Bu zorluğun üstesinden gelmek için Kim ve meslektaşları 30 gün boyunca Uluslararası Uzay İstasyonu’na (ISS) tasarlanmış kalp dokusu gönderdi.
Araştırmacılar dokuyu tasarlarken herhangi bir hücre tipine farklılaşabilen, boş tuvaller gibi davranan insan kaynaklı pluripotent kök hücrelerine dönüşmeleri için sütun çiftleri arasına doku örneği seti yerleştirdi. Her çiftteki bir sütun esnekti ve böylece numunelerin bir kalp gibi kasılmasını sağlıyordu. Çip üstü kalp adını verdikleri bu sistem bir cep telefonunun yaklaşık yarısı büyüklüğünde bir bölmede yer alıyordu.
Çip üstü kalp sistemi ISS’ye girdiğinde Kim ve meslektaşları dokuların kasılma gücünü ve atış düzenlerini gerçek zamanlı olarak izlemek için sensörler kullandılar. Karşılaştırma yapmak için ise Dünya’da yer alan başka bir doku numunesi setini gözlediler.
ISS’de geçen 12 günün ardından dokuların kasılma gücü neredeyse yarı yarıya azalırken yerdeki benzerlerinin kasılma gücü nispeten sabit kalmıştı. Bu zayıflama Dünya’ya döndükten dokuz gün sonra bile hâlâ belirgindi. Uzayda dokuların atışları da zamanla daha düzensiz hale geldi ve her atış arasındaki süre on dokuzuncu günde beş kattan fazla arttı. Ancak bu düzensizlik numuneler Dünya’ya döndükten sonra ortadan kalktı. Wu, bunun üzerine Boeing’in Starliner uzay aracıyla ilgili teknik sorunlar nedeniyle aylardır ISS’de mahsur kalan NASA astronotları Sunita Williams ve Butch Willmore’un Dünya’ya döndükten sonra düzelecek olan kardiyovasküler stres yaşadıklarını gösteriyor.
Kim ve meslektaşları dokuları uzaydan geri aldıktan sonra örneklerin kas kasılmalarından sorumlu protein zincirleri olan sarkomerlerine bakmak için transmisyon elektron mikroskobu kullandılar. Bir ay yörüngede kaldıktan sonra bu protein demetleri, yerde kalan dokulardakilere kıyasla daha kısa ve daha düzensiz hale gelmişti. Hücrelerin içindeki enerji üreten makine olan mitokondriler de şişmiş ve parçalanmıştı.
Araştırmacılar doku örneklerinin RNA’sını dizilediğinde ISS’de seyahat eden dokularda iltihaplanma ve kalp rahatsızlıklarıyla ilişkili genlerin ve sinyal yollarının kas açılımında bir artış buldular. Bu arada, normal kalp kasılması ve mitokondriyal işlev için gerekli proteinleri üreten genlerin ifadesinde azalma belirtileri görüldü.
Wu “Çalışmanın çip üstü kalp yaklaşımı yenilikçi olsa da atardamarlardaki basınç gibi insan kalbinde meydana gelebilecek diğer önemli kardiyovasküler değişiklikleri kapsamıyor.” diyor. Ancak benzer kurulumun diğer organların mikro yerçekimi ve sert radyasyon seviyeleri altında nasıl davrandığını incelemek için yararlı olabileceğini de ekliyor. “Platformun doku canlılığını korurken mikro yerçekimi ortamında işlev görebilme yeteneği büyük bir avantaj.”
Kim ve meslektaşları uzay uçuşunun etkilerini daha derinlemesine araştırmak için diğer kalp ve organ dokularını daha uzun bir süreliğine uzaya göndermeyi planlıyorlar. Ayrıca mikro yerçekiminin kalp üzerindeki bazı etkilerini ortadan kaldırabilecek ilaçları test etmeyi de umuyorlar.
Kaynak: https://www.nature.com/articles/d41586-024-03105-x (son erişim tarihi: 23.10.2024)
