به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تصور کنید که در فضا، جایی که جاذبه وجود ندارد، سلول‌های بدن انسان رفتارهایی نشان می‌دهند که روی زمین هرگز ندیده‌ایم. این محیط عجیب، نه تنها چالش‌هایی برای فضانوردان ایجاد می‌کند، بلکه دریچه‌ای به سوی کشف‌های شگفت‌انگیز باز کرده است. سلول‌های بنیادی، آن قهرمانان کوچک بدن که قابلیت تبدیل شدن به انواع سلول‌ها را دارند، در فضا رشد سریع‌تری پیدا می‌کنند، ساختارهای سه‌بعدی طبیعی‌تری تشکیل می‌دهند و حتی به درمان بیماری‌های پیچیده روی زمین کمک می‌کنند.

سلول‌های بنیادی: معجزه کوچک بدن

سلول‌های بنیادی مانند جادوگران بدن عمل می‌کنند. آن‌ها سلول‌هایی هستند که می‌توانند خودشان را تکثیر کنند و به انواع سلول‌های دیگر تبدیل شوند، مانند سلول‌های عضلانی، عصبی یا خونی. دو نوع اصلی وجود دارد: سلول‌های بنیادی جنینی که از جنین گرفته می‌شوند و سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی (hiPSCs) که از سلول‌های بالغ مانند پوست یا خون ساخته می‌شوند. سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی انقلاب بزرگی ایجاد کرده‌اند چون بدون مسائل اخلاقی سلول‌های جنینی، می‌توان آن‌ها را از هر فرد خاصی تولید کرد و برای مدل‌سازی بیماری‌های شخصی استفاده کرد.

روی زمین، پرورش این سلول‌ها چالش‌برانگیز است. در محیط دوبعدی آزمایشگاهی، سلول‌ها نمی‌توانند ساختارهای سه‌بعدی واقعی بدن را تقلید کنند. اما فضا همه چیز را تغییر می‌دهد. در میکروگراویتی، سلول‌ها آزادانه شناور می‌شوند و بدون فشار جاذبه، به شکل طبیعی‌تری رشد می‌کنند. این محیط مانند یک شبیه‌ساز بدن انسان عمل می‌کند و به دانشمندان کمک می‌کند تا بفهمند سلول‌ها چطور در شرایط واقعی رفتار می‌کنند. تصور کنید که این کشف‌ها می‌توانند به درمان سرطان، بیماری‌های قلبی یا حتی آسیب‌های نخاعی کمک کنند. جذاب نیست؟

میکروگراویتی: آزمایشگاهی طبیعی در آسمان

فضا نه تنها مکانی برای ماجراجویی است، بلکه یک آزمایشگاه منحصر به فرد. میکروگراویتی، یعنی نبود جاذبه، اثرات شگفت‌انگیزی روی سلول‌ها دارد. در زمین، جاذبه سلول‌ها را به سمت پایین می‌کشد و رشد آن‌ها را محدود می‌کند. اما در فضا، سلول‌ها می‌توانند بدون محدودیت حرکت کنند و ساختارهای پیچیده‌تری بسازند. برای مثال، سلول‌های بنیادی در میکروگراویتی سریع‌تر تکثیر می‌شوند و تمایز (تبدیل به سلول‌های خاص) کمتری نشان می‌دهند، که این یعنی می‌توان تعداد بیشتری سلول بنیادی خالص تولید کرد.

یکی از فواید بزرگ، شبیه‌سازی پیری و بیماری‌هاست. میکروگراویتی اثرات پیری را تسریع می‌کند، مانند از دست دادن توده عضلانی یا استخوانی. این محیط به دانشمندان اجازه می‌دهد تا بیماری‌هایی مانند پوکی استخوان یا آتروفی عضلانی را در زمانی کوتاه مطالعه کنند. سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs) در فضا نشان داده‌اند که مسیرهای استرس افزایش می‌یابند، که این می‌تواند به درک بهتر فشار داخل جمجمه‌ای در فضانوردان کمک کند. پروتئینی به نام SPARC در سلول‌های بنیادی عصبی فضایی بیش از حد تولید می‌شود و باعث استرس شبکه آندوپلاسمی می‌شود. این کشف نه تنها برای سلامت فضانوردان مفید است، بلکه می‌تواند به درمان بیماری‌های عصبی روی زمین منجر شود.

فضا همچنین به تولید بافت‌های سه‌بعدی کمک می‌کند. روی زمین، برای ساخت ارگانوئیدها (مدل‌های کوچک اندام‌ها) نیاز به داربست‌های مصنوعی داریم، اما در فضا سلول‌ها خودبه‌خود ساختارهای طبیعی تشکیل می‌دهند. این یعنی بافت‌هایی واقعی‌تر برای آزمایش داروها یا پیوند عضو. هیجان‌انگیز است که فکر کنیم فضا می‌تواند کارخانه‌ای برای تولید سلول‌های بنیادی باشد!

دستاوردها در ایستگاه فضایی: از آزمایش تا واقعیت

ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) مانند یک آزمایشگاه شناور است که از سال ۱۹۹۸ میزبان تحقیقات سلول بنیادی بوده. پروژه‌هایی مانند BioScience-4 در سال ۲۰۱۸، سلول‌های بنیادی عصبی انسانی را به فضا برد و نشان داد که آن‌ها در میکروگراویتی بیشتر تکثیر می‌شوند و پس از بازگشت به زمین، رفتار طبیعی خود را حفظ می‌کنند. اما برخی سلول‌ها علائم استرس نشان دادند، مانند رفتار اتوفاژی‌مانند، که شبیه فرایندهای مرگ سلولی است. این کشف به درک بهتر جبران افزایش سلول‌ها در فضا کمک کرد و ممکن است به جلوگیری از فشار داخل جمجمه‌ای در فضانوردان بیانجامد.

سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs) نیز در فضا بررسی شده‌اند. در یک مطالعه، سلول‌های بنیادی مزانشیمی انسانی دو هفته در ISS رشد کردند و پس از بازگشت، ویژگی‌های خود را حفظ کردند. آن‌ها قابلیت سرکوب ایمنی بیشتری نشان دادند و هیچ نشانه‌ای از تحول سرطانی نداشتند. این یعنی سلول‌های بنیادی مزانشیمی فضایی می‌توانند برای درمان بیماری‌های سیستم عصبی مرکزی مانند آسیب مغزی یا نخاعی مفید باشند. حیوانات آزمایشگاهی که سلول‌های بنیادی مزانشیمی فضایی دریافت کردند، بهبود حرکتی بیشتری نشان دادند.

سلول‌های بنیادی هماتوپوئتیک (HSCs) که سلول‌های خونی تولید می‌کنند، در ماموریت‌های شاتل فضایی مانند STS-63 و STS-69 مطالعه شدند. در فضا، تمایز آن‌ها به سمت ماکروفاژها افزایش یافت و تولید سلول‌های قرمز خون کاهش یافت، که این توضیح‌دهنده کم‌خونی فضایی است. اما این کشف نشان می‌دهد که میکروگراویتی می‌تواند بنیادی‌بودن سلول‌های بنیادی هماتوپوئتیک را حفظ کند و برای پیوند مغز استخوان مفید باشد.

پروژه‌های دیگری مانند Stroma-2 روی سلول‌های بنیادی مزانشیمی موشی تمرکز داشتند و نشان دادند که ژن‌های مرتبط با توسعه عصبی در فضا فعال‌تر می‌شوند. این دستاوردها نه تنها برای فضانوردان، بلکه برای درمان‌های سلولی روی زمین حیاتی هستند. تصور کنید که سلول‌های بنیادی تولیدشده در فضا، به بیماران سرطانی یا افراد مبتلا به بیماری‌های خونی کمک کنند!

فواید فضا برای سلول‌های بنیادی: پلی به پزشکی زمینی

فضا مانند یک شتاب‌دهنده طبیعی عمل می‌کند. یکی از بزرگ‌ترین فواید، تولید انبوه سلول‌های بنیادی است. روی زمین، گسترش سلول‌ها محدود است، اما در میکروگراویتی، سلول‌ها بدون تمایز ناخواسته تکثیر می‌شوند. این برای درمان‌هایی که نیاز به تعداد زیاد سلول دارند، مانند پیوند برای سرطان خون، ایده‌آل است.

میکروگراویتی همچنین مدل‌سازی بیماری‌ها را بهبود می‌بخشد. برای مثال، سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی در فضا می‌توانند ارگانوئیدهای قلبی یا مغزی بسازند که واقعی‌تر از مدل‌های زمینی هستند. این مدل‌ها برای آزمایش داروهای جدید علیه بیماری‌های قلبی یا عصبی استفاده می‌شوند. مطالعات نشان داده‌اند که سلول‌های قلبی مشتق از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی در فضا ساختارهای سه‌بعدی بهتری تشکیل می‌دهند و می‌توانند اثرات میکروگراویتی روی قلب را شبیه‌سازی کنند.

برای جراحی و تعمیر بافت، فضا ایده‌هایی نو ارائه می‌دهد. در ماموریت‌های طولانی مانند سفر به مریخ، فضانوردان ممکن است آسیب ببینند. زیستگاه‌های فضایی با ماژول‌های بیوانجینیرینگ می‌توانند بافت‌های جایگزین تولید کنند. برای بافت‌های اتصالی مانند استخوان، میکروگراویتی به درک بهتر کمک می‌کند و راه‌حل‌هایی مانند چاپ سه‌بعدی بافت در فضا پیشنهاد می‌شود. این فناوری‌ها می‌توانند روی زمین برای جراحی‌های بازسازی استفاده شوند.

فضا همچنین به تحقیق روی پیری کمک می‌کند. اثرات میکروگراویتی شبیه پیری سریع است، پس می‌توان داروهایی برای کند کردن پیری توسعه داد. سلول‌های بنیادی پوست (SSCs) در فضا می‌توانند برای درمان زخم‌های مزمن مفید باشند. در کل، فضا پلی بین علم و پزشکی است که فوایدش به همه انسان‌ها می‌رسد.

پروژه‌های کلیدی: داستان‌های موفقیت فضایی

بیایید به برخی پروژه‌های هیجان‌انگیز نگاهی بیندازیم. پروژه Artemis ناسا، که در سال ۲۰۲۲ آغاز شد، تمرکز روی بازگشت به ماه دارد و شامل تحقیقات سلول بنیادی است. در این پروژه، زیستگاه‌های سطح ماه برای تولید بافت‌های جایگزین طراحی می‌شوند. ماژول‌های آزمایشگاهی با تجهیزات انجماد برای نگهداری سلول‌ها در دمای پایین، و سیستم‌های ژل سیال برای چاپ سه‌بعدی بافت‌ها، بخشی از این برنامه هستند.

پروژه Space-X و BioScience-4، سلول‌های NSCs را ۳۹ روز در ISS نگه داشت و نشان داد که آن‌ها پس از بازگشت، خودتجدیدی طبیعی دارند. اما کشف SPARC به عنوان حسگر میکروگراویتی، راهی برای طراحی داروهای جدید باز کرد.

در پروژه‌های سلول‌های بنیادی مزانشیمی ، مطالعات روی ISS نشان داد که سلول‌ها در فضا ژن‌های ضدالتهابی بیشتری بیان می‌کنند و برای درمان آسیب‌های مغزی موثرتر هستند. حیوانات با سلول‌های بنیادی مزانشیمی فضایی، بهبود سریع‌تری نشان دادند.

برای سلول‌های بنیادی هماتوپوئتیک ، ماموریت‌های شاتل فضایی کشف کردند که میکروگراویتی تمایز را تغییر می‌دهد، که این برای درک کم‌خونی و درمان‌های پیوندی مفید است. پروژه‌های سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی اخیر، مانند آن‌هایی که در سال ۲۰۲۵ منتشر شدند، نشان می‌دهند که فضا می‌تواند سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی را برای مدل‌سازی بیماری‌های ژنتیکی بهینه کند.

این پروژه‌ها نه تنها دانش را افزایش می‌دهند، بلکه به اقتصاد فضایی کمک می‌کنند. شرکت‌هایی مانند SpaceX و Blue Origin در حال سرمایه‌گذاری روی این تحقیقات هستند.

چالش‌ها و آینده: افقی روشن با موانع

هرچند فضا شگفت‌انگیز است، چالش‌هایی وجود دارد. تابش کیهانی و میکروگراویتی می‌توانند به DNA سلول‌ها آسیب بزنند، پس نیاز به محافظت داریم. بازگشت سلول‌ها به زمین بدون آسیب، لجستیک پیچیده‌ای می‌طلبد. هزینه‌های بالا و محدودیت‌های فنی نیز مانع هستند.

اما آینده روشن است. با پیشرفت سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی ، می‌توانیم بافت‌های شخصی‌سازی‌شده تولید کنیم. سفر به مریخ نیاز به زیستگاه‌های خودکفا دارد که سلول‌های بنیادی را تولید کنند. این تحقیقات می‌توانند به درمان‌های نوین برای بیماری‌های مزمن منجر شوند.

در نهایت، سلول‌های بنیادی در فضا نمادی از همگرایی علم و اکتشاف هستند. از ایستگاه فضایی تا بیمارستان‌های زمینی، این کشف‌ها زندگی‌ها را تغییر خواهند داد. آیا آماده‌اید برای آینده‌ای که فضا سلامت ما را تامین کند؟ این فقط آغاز راه است!

پایان مطلب./