Som en del av förberedelserna för ett experiment ombord på den internationella rymdstationen, forskare utforskade nya sätt att odla levande hjärtceller för mikrogravitationsforskning. De fann att kryokonservering, en process för att lagra celler vid -80°C, gör det lättare att transportera dessa celler till det kretsande labbet, ger mer flexibilitet i lanserings- och driftscheman. Processen kan gynna annan biologisk forskning i rymden och på jorden.

Undersökningen, MVP Cell-03, odlade hjärtprekursorceller på rymdstationen för att studera hur mikrogravitation påverkar antalet producerade celler och hur många av dem som överlever. Dessa prekursorceller har potential att användas i sjukdomsmodellering, läkemedelsutveckling, och regenerativ medicin, som att använda odlade hjärtceller för att fylla på de skadade eller förlorade på grund av hjärtsjukdom.

Tidigare studier tyder på att odling av sådana celler i simulerad mikrogravitation ökar effektiviteten i deras produktion. Men att använda levande cellkulturer i rymden innebär några unika utmaningar. MVP Cell-03-experimentet, till exempel, måste genomföras inom en viss tidsram, när cellerna är i precis rätt stadium. Flygbyten och besättningens tillgänglighet kan leda till förseningar som påverkar forskningen.

"Ibland är ett flyg försenat och utredarna måste förbereda partier och partier av reservceller, " säger Chunhui Xu från Emory University School of Medicine i Atlanta, huvudutredare för MVP Cell-03. "Astronauter står inför en överväldigande mängd arbete den dag utredningarna anländer, men dessa celler behöver färskt medium direkt. Vi trodde att det var bäst att vi skulle utarbeta den här proceduren i förväg."

Så hennes labb genomförde experiment på nya metoder för att transportera och odla hjärtcellerna. Deras resultat, nyligen publicerad i tidskriften Biomaterials, visar att kryokonservering inte verkar påverka cellerna och ger till och med den extra fördelen att skydda celler från överdriven gravitation som upplevs under lanseringen.

"Kryokonservering tillåter dig att avsevärt minska effekten av uppskjutning så att din forskning bara kan titta på effekterna av miljön med låg omloppsbana runt jorden, säger Marc Giulianotti, programdirektör för ISS US National Laboratory, som sponsrade forskningen. "Tekniken öppnar också upp möjligheter för experiment i månmiljöer eller djupa rymdmiljöer. Den kan till och med ge betydande fördelar för markbunden forskning när det gäller att transportera celler och vävnader över ett land eller en planet."

Xus team jämförde också ett nytt cellodlingsmedium som inte kräver koldioxid med det nuvarande standardmediet, som gör, och hittade ingen skillnad mellan de två. Koldioxid tillför vikt och massa – och kostnad – till en rymduppskjutning. Forskargruppen testade flera modifieringar av odlingsmedier för att också förbättra kryokonserveringsprocedurerna.

De kryokonserverade hjärtcellerna flög till rymdstationen i mars 2020. Astronauter tinade upp och odlade dem framgångsrikt, genererar bankande hjärtceller. De återfördes till jorden efter 22 dagars rymdfärd.

"Det finns ingen anledning att tro att du inte skulle kunna göra det här med andra celltyper, " säger Giulianotti. "Det gör saker mycket lättare för utredarna. De kan arbeta på sitt eget schema för att skicka celler till stationen utan att behöva starta experimentet så fort kapseln kommer dit, när det är en galen brådska att få allt gjort. Att inte behöva hålla celler vid liv på resan minskar experimentets fotavtryck och materialkostnaden."

Xu säger att laget rapporterade resultat nu eftersom de trodde att det skulle vara till hjälp för annan forskning i rymden och med den här typen av celler.

"Vi trodde att kryokonservering kunde gynna så många olika applikationer, och kan föreställa mig många situationer där ett koldioxidoberoende medium skulle vara ganska användbart, " säger Xu.

Giulianotti kallar resultaten för ett viktigt steg för nästa generations rymdforskning. "På National Lab, vi kan föreställa oss banker av cellinjer som du bara kan dra för att starta ett experiment. Det har mycket framtidspotential."