Perjalanan luar angkasa mungkin merupakan kunci perbaikan jantung
Astronot hidup di lingkungan tanpa bobot, yang secara ilmiah dikenal sebagai gayaberat mikro. Efek gayaberat mikro pada tubuh manusia bermacam-macam dan menakjubkan - beberapa di antaranya merusak, beberapa menebus. Penelitian baru menemukan tujuan terapeutik untuk dampak gayaberat mikro pada sel induk manusia.
Dari otak yang bergeser ke atas hingga otot-otot menyusut, pembuluh darah membengkak, dan wajah astronot menjadi bengkak, efek gayaberat mikro pada tubuh manusia sangat menakjubkan.
Tapi bagaimana kondisi tanpa bobot mempengaruhi jantung? Karena organ vital ini tidak perlu memompa darah ke seluruh tubuh sebanyak saat gravitasi, seiring waktu, pembuluh darah cenderung menjadi kurang elastis dan lebih tebal, yang meningkatkan risiko penyakit jantung.
Namun, sebagai tandingan dari konsekuensi negatif ini, para ilmuwan mengungkap semakin banyak efek terapeutik yang berpotensi terapeutik dari penerbangan luar angkasa pada jantung manusia.
Misalnya, penelitian telah menunjukkan bahwa gayaberat mikro yang disimulasikan di laboratorium memengaruhi sel jantung nenek moyang secara berbeda tergantung pada usianya. Sel nenek moyang adalah "keturunan awal dari sel induk yang dapat berdiferensiasi membentuk satu atau lebih jenis sel".
Penelitian lain pada sel-sel tikus embrionik telah menunjukkan bahwa simulasi penerbangan luar angkasa mempengaruhi stemness dan diferensiasi sel-sel induk, membantu mereka untuk berdiferensiasi lebih cepat menjadi sel-sel otot jantung.
Jadi, para peneliti dari Universitas Loma Linda di Loma Linda, CA, bertanya-tanya apakah sel induk yang dimodifikasi dapat digunakan untuk perbaikan jantung.
Untuk menjawab pertanyaan ini, Jonathan Baio dan rekannya mensimulasikan perubahan molekuler yang akan terjadi di bawah gayaberat mikro dan mengeksplorasi implikasinya untuk meningkatkan potensi terapeutik sel progenitor kardiovaskular.
Para peneliti mempublikasikan temuan mereka dalam edisi khusus jurnal Sel Punca dan Perkembangannya.
Gayaberat mikro mengubah pensinyalan kalsium
Baio dan tim menyimulasikan gayaberat mikro selama 6-7 hari di Stasiun Luar Angkasa Internasional NASA dan membiakkan sel-sel nenek moyang jantung neonatal selama 12 hari di Laboratorium Nasional di stasiun luar angkasa.
Para ilmuwan mencari perubahan dalam ekspresi gen dan menemukan bahwa lingkungan gayaberat mikro "menginduksi ekspresi gen yang biasanya terkait dengan keadaan perkembangan kardiovaskular sebelumnya."
Setelah 6-7 hari, para ilmuwan menemukan perubahan jalur pensinyalan kalsium yang, kata mereka, dapat digunakan untuk meningkatkan terapi berbasis sel induk untuk perbaikan jantung.
Setelah 30 hari, protein kinase yang bergantung pada kalsium, atau enzim, yang disebut C alpha diaktifkan. Untuk lebih lanjut “mengeksplorasi efek induksi kalsium pada neonatal [sel progenitor jantung],” para peneliti mengaktifkan protein kinase di Bumi dengan meningkatkan pensinyalan kalsium.
Perubahan yang dicatat membuat para peneliti menyimpulkan bahwa "memanipulasi pensinyalan kalsium di Bumi [menyajikan] kesempatan terapeutik baru untuk perbaikan jantung berbasis sel."
Apa arti temuan ini untuk perbaikan jantung
Sebagai catatan penulis, sudah ada uji klinis fase awal yang menggunakan sel induk jantung untuk mengobati pasien dengan kardiomiopati iskemik atau untuk membantu orang pulih dari serangan jantung.
Sementara hasil dari uji coba ini menjanjikan, terkadang pengerjaan sel gagal dan para ilmuwan masih memperdebatkan jenis sel apa yang terbaik untuk transplantasi.
“Oleh karena itu, penerapan temuan dari eksperimen [gayaberat mikro] ke eksperimen berbasis Bumi dapat membantu mengatasi kekurangan uji klinis saat ini yang melibatkan penggunaan [sel progenitor jantung] untuk perbaikan jantung,” tulis para penulis.
Baio dan rekannya menyimpulkan:
“[M] menganipulasi lingkungan gravitasi normal [sel progenitor jantung] awal dapat menyoroti mekanisme penting yang dengannya nenek moyang jantung awal berkembang atau berkembang. Wawasan tersebut dapat diterapkan untuk lebih memahami perkembangan kardiovaskular dan meningkatkan hasil terapi regeneratif berbasis sel induk. "
Graham C. Parker, Ph.D. - yang berafiliasi dengan Wayne State University School of Medicine di Detroit, MI, dan merupakan Pemimpin Redaksi jurnal Stem Cell dan Perkembangan - juga mengomentari temuan.
Dia berkata, "Makalah ini memberikan bukti penting dari konsep untuk menggabungkan desain eksperimental berbasis ruang dan darat dan menginformasikan pengembangan terapi jantung baik untuk penerbangan luar angkasa dan di sini di Bumi."
