Quando a astronauta da NASA, Jessica Meir, recentemente colocou as mãos na caixa de luvas Life Sciences na Estação Espacial Internacional para conduzir uma nova investigação em tecidos cardíacos, ela trouxe um círculo completo de colaboração científica prolongada.

Antes de Meir se tornar astronauta em 2013 e voar para a estação espacial em julho de 2019, ela tinha vasta experiência com pesquisa biológica. Em 1999, durante seu último ano de graduação na Brown University, ela se conectou com o Ph.D. estudante Peter Lee. Meir e Lee trabalharam no mesmo laboratório, e Lee selecionou Meir para uma equipe que estudava sutura em microgravidade como parte do que era o programa Reduced Gravity Student Flight Opportunities da NASA, agora Universidade de Microgravidade. Um graduado do programa de mestrado na então relativamente nova Universidade Espacial Internacional da França, ele encorajou Meir a comparecer também; ela fez mestrado lá antes de completar o doutorado na Scripps Institution of Oceanography (UCSD).

Agora, Meir está trabalhando com Lee mais uma vez, desta vez do espaço. Atualmente é professor assistente de cirurgia na divisão cardíaca da Ohio State University Wexner Medical Center, Lee é um co-investigador do experimento Engineered Heart Tissues que Meir conduziu na caixa de luvas a bordo da estação.

"Peter foi fundamental para promover meu sonho de me tornar um astronauta, "Meir diz." Ele abriu meus olhos e facilitou o envolvimento em oportunidades relacionadas ao espaço que, de outra forma, poderiam ter passado por mim completamente. Realizar este experimento na estação espacial é extremamente gratificante, não só porque estou contribuindo para a ciência de ponta, mas também porque sinto como se estivesse devolvendo algo a Peter. "

A investigação analisa como o tecido cardíaco humano funciona no espaço. Ele usa tecidos 3-D exclusivos feitos de células cardíacas chamadas cardiomiócitos derivados de células-tronco pluripotentes induzidas por humanos (hiPSCs), essencialmente células-tronco adultas. Os tecidos cardíacos projetados, ou EHTs, são estruturas 3-D complexas, cada um tem o tamanho de alguns grãos de arroz. Essas estruturas são mais semelhantes aos tecidos do corpo do que as culturas de células planas em uma placa de Petri ou aquelas flutuando em um frasco de líquido.

Os pesquisadores esperam diferenças significativas na função, estrutura, e expressão gênica entre EHTs na microgravidade e no solo. Compreender essas diferenças pode ajudá-los a encontrar maneiras de prevenir ou mitigar mudanças problemáticas em futuras missões de longa duração.

"Sabemos que a microgravidade e o voo espacial em geral têm impactos em praticamente todos os sistemas do corpo, e o sistema cardiovascular não é exceção, "Diz Lee." Não sabemos o que acontece no nível do tecido, no entanto, e é difícil manter as células em cultura por tempo suficiente para estudos de longo prazo. O tecido projetado nos permite estudar os efeitos de longa duração. "

Esta investigação emprega um novo tipo de sensor que usa ímãs para registrar facilmente as contrações musculares e mede a taxa e a quantidade de força que os tecidos musculares geram em tempo real. Tradicionalmente, fazer tais medições tem sido difícil, Lee diz.

"A forma tradicional é com um transdutor de força, um dispositivo mecânico que mede a força quando você o empurra ou puxa, como quando você está em uma balança. "Os EHTs nesta investigação se formam em torno de postes flexíveis com minúsculos ímãs em uma de suas extremidades. Quando o tecido muscular se contrai, as postagens se movem, mudar o campo magnético entre os postes e o ímã externo. Com base nessa mudança, o sensor calcula o movimento do poste e a força gerada pelo músculo.

"Outro benefício da investigação é que tivemos que miniaturizar e automatizar a tecnologia o máximo possível para enviá-la ao espaço, "Lee diz." Agora nós temos um realmente avançado, tecnologia mais eficiente e econômica para uso na Terra. "

Antes que as proteínas sejam feitas, células fazem RNA, que atua como um mensageiro para transportar instruções do DNA para controlar o processo de produção de proteínas. Durante a investigação, membros da tripulação estão preservando alguns dos EHTs para que os pesquisadores possam medir o RNA que eles sintetizam.

"Podemos analisar e observar a quantidade de RNA produzida por milhares de genes naquele momento, que nos diz quais genes estão ligados ou desligados e em que níveis eles são expressos, "Lee explica. Os pesquisadores também trarão alguns EHTs de volta à Terra para ver se eles se recuperam das mudanças observadas na microgravidade.

p O principal investigador do estudo é Deok-Ho Kim, da Universidade Johns Hopkins, Baltimore, e o projeto inclui outros co-pesquisadores da Universidade de Washington. O National Institutes of Health (NIH) financiou esta pesquisa como parte da iniciativa Tissue Chips in Space, e é um dos nove projetos de iniciativa no portfólio do ISS U.S. National Laboratory. EHT baseia-se na pesquisa anterior do Laboratório Nacional da ISS por Joseph Wu, Lee, e Arun Sharma.

Ao ajudar os cientistas a entender os mecanismos de como as células do coração 3-D reagem à microgravidade, esta pesquisa pode ajudar pacientes com doenças cardíacas na Terra e possivelmente oferecer pistas sobre como proteger os astronautas em sua jornada a Marte e de volta.

"De uma perspectiva pessoal, destaca o valor da colaboração e orientação, "Meir diz." É tão maravilhoso fechar as coisas de nós dois trabalhando juntos há mais de 20 anos com o sonho comum de voar no espaço para trabalhar juntos no experimento de Peter na estação espacial. Quando você estende a mão e dá o que pode para encorajar alguém e promover seus sonhos, seus esforços podem ser exatamente o que é necessário para transformar esses sonhos em realidade. "