Um suave estrondo correu sob os pés de Ngan Huang enquanto um foguete carregando sua pesquisa — células musculares humanas vivas cultivadas em andaimes fixados em pequenos chips — decolou, subiu e desapareceu no céu para o Laboratório Nacional da Estação Espacial Internacional. Esses chips ajudariam Huang a entender melhor o comprometimento muscular, frequentemente visto em astronautas e adultos mais velhos, e testar medicamentos para combater a condição.
Agora, os resultados estão de volta. Relatando em um estudo publicado em 25 de julho em Relatórios de células-troncoa equipe de Huang mostrou que músculos que viajam no espaço tinham mudanças metabólicas que indicam regeneração muscular prejudicada e atividades genéticas associadas à perda muscular relacionada à idade, chamada sarcopenia. Mas o tratamento medicamentoso preveniu parcialmente os efeitos adversos da microgravidade.
“O espaço é um ambiente realmente único que acelera qualidades associadas ao envelhecimento e também prejudica muitos processos saudáveis”, diz Huang, professor associado da Universidade de Stanford. “Os astronautas voltam com atrofia muscular, ou uma redução da função muscular, porque o músculo não está sendo usado ativamente na ausência de gravidade. À medida que as viagens espaciais se tornam mais comuns e disponíveis para civis, é importante entender o que acontece com nossos músculos na microgravidade.”
Para entender os efeitos da microgravidade nos músculos, os pesquisadores lançaram chips musculares — pacotes de células musculares orientadas produzidos por bioengenharia em biomateriais padronizados que imitam a estrutura dos músculos reais — no espaço para crescerem por sete dias sob os cuidados dos astronautas.
Quando os pesquisadores compararam células musculares cultivadas em microgravidade com aquelas cultivadas na Terra, eles encontraram formação de fibras musculares prejudicada. Eles também descobriram diferenças em sua atividade genética e perfil de proteína. Genes relacionados à função mitocondrial, da qual os músculos obtêm sua energia, foram comprometidos, e genes associados à formação de gordura foram impulsionados. Essas descobertas sugerem que a microgravidade pode levar a disfunções na regeneração muscular.
Músculos que viajam pelo espaço também têm atividades genéticas que lembram um pouco os músculos com sarcopenia, que afeta mais comumente pessoas com 60 anos ou mais.
“Achamos que nossa pesquisa sobre chips musculares em microgravidade pode ter implicações mais amplas na sarcopenia”, diz Huang. “A sarcopenia geralmente leva décadas para se desenvolver na Terra, e achamos que a microgravidade pode ter alguma capacidade de acelerar o processo da doença em ordens de dias.”
Em um experimento de prova de conceito para testar o chip muscular para triagem de drogas, os astronautas adicionaram drogas aos chips para tratar sarcopenia ou melhorar a regeneração muscular. O tratamento mitigou parcialmente alguns dos efeitos negativos da microgravidade nos músculos, prevenindo uma mudança metabólica para a formação de gordura. Olhando para os padrões de atividade genética, o músculo tratado com drogas em microgravidade é mais semelhante a amostras da Terra do que amostras não tratadas em microgravidade.
Como a pesquisa espacial é intensiva em mão de obra e recursos, o estudo atual é um experimento único, e um número limitado de amostras foi autorizado a embarcar no foguete. Os cientistas agora estão implantando equipamentos que simulam microgravidade para superar algumas dessas limitações e auxiliar sua pesquisa no espaço. Os chips musculares de Huang estão programados para embarcar em outra jornada espacial em 2025 para continuar a pesquisa sobre a identificação de medicamentos para tratar o comprometimento induzido por microgravidade na regeneração muscular.
“Este conceito de plataforma de chip de tecido projetado em microgravidade é uma ferramenta potencialmente transformadora que pode nos permitir estudar uma variedade de doenças e fazer triagem de medicamentos sem animais ou humanos”, diz Huang.
