Aktualizacja studium przypadku: komórki chrząstki w stanie nieważkości
Komórki chrząstki w stanie nieważkości
Jak komórki chrząstki reagują na zmienioną grawitację? Naukowcy z Hochschule Luzern zbadali to zagadnienie w 2019 roku podczas lotów parabolicznych Europejskiej Agencji Kosmicznej ESA. Do hodowli i przygotowania komórek wykorzystano inkubator CO₂ BINDER CB 170. Obecnie dostępnych jest już kilka publikacji naukowych z wynikami.
Jak komórki reagują na zmienioną grawitację?
Komórki chrząstki są stale narażone na obciążenia mechaniczne. Nie do końca wiadomo jednak, w jaki sposób odbierają takie siły i jak na nie reagują.
Dlatego w projekcie COW – Cartilage ExpOsed to Weightlessness uczelnia Hochschule Luzern zbadała, czy ważne struktury w komórkach chrząstki zmieniają się w zmiennych warunkach grawitacyjnych.
Kontrolowane warunki dzięki BINDER
Na potrzeby badań komórki musiały być hodowane i przygotowywane w powtarzalnych warunkach. W tym celu zespół badawczy wykorzystał inkubator CO₂ BINDER CB 170.
Na potrzeby kampanii lotów parabolicznych ESA inkubator przetransportowano do Bordeaux. Tam komórki pozostawały w kontrolowanych warunkach hodowli aż do chwili tuż przed lotem, po czym przenoszono je do specjalnie opracowanego sprzętu lotniczego (zdjęcie po lewej).
Inkubator odegrał również rolę w badaniach wstępnych: wewnątrz CB 170 zastosowano Random Positioning Machine, aby przez kilka dni symulować określone efekty mikrograwitacji.
komórek chrząstki przed lotem parabolicznym i w jego trakcie (Źródło poniżej)
31 parabol w mikrograwitacji i hipergrawitacji
Podczas kampanii lotów parabolicznych ESA samolot Airbus A310 wykonał 31 parabol. Próbki komórek były przy tym na przemian poddawane krótkim fazom hipergrawitacji i mikrograwitacji.
W różnych momentach próbki utrwalano, a następnie badano. Początkowo badania koncentrowały się na tubulinie i wimentynie, dwóch składnikach cytoszkieletu.
Co wykazały badania?
Pierwsza publikacja ukazała się w 2020 roku w czasopiśmie Microgravity Science and Technology. Naukowcy nie stwierdzili istotnych zmian w badanych strukturach tubuliny i wimentyny podczas lotu parabolicznego.
Badania były następnie kontynuowane, a w 2022 roku ukazały się dwie kolejne publikacje. Badano w nich między innymi gospodarkę wapniową i potencjał błonowy komórek chrząstki. Również te parametry pozostawały niezmienione podczas krótkich faz zmienionej grawitacji.
Pozwoliło to naukowcom dokładniej zawęzić możliwe mechanizmy, za pomocą których komórki chrząstki reagują na obciążenia mechaniczne.
BINDER w publikacjach naukowych
Firma BINDER została wyraźnie wymieniona jako wspierająca projekt badawczy zarówno w publikacji z 2020 roku, jak i w badaniu opublikowanym w 2022 roku w czasopiśmie Acta Astronautica.
Sam CB 170 nie był przedmiotem badania. Jego zadaniem było zapewnienie komórkom stabilnych i powtarzalnych warunków hodowli podczas przygotowań.
Pierwotne studium przypadku z 2019 roku: Studium przypadku Hochschule Luzern
Źródła zdjęć:
Sprzęt lotniczy w samolocie: Wuest, S. L. et al. (2020), Microtubules and Vimentin Fiber Stability during Parabolic Flights, Microgravity Science and Technology 32, 921–933, Fig. 4, CC BY 4.0.
Barwienie tubuliny w komórkach chrząstki: Wuest, S. L. et al. (2020), Microtubules and Vimentin Fiber Stability during Parabolic Flights, Microgravity Science and Technology 32, 921–933, Fig. 6, CC BY 4.0.
Licencja: Deed - Attribution 4.0 International - Creative Commons
Rozwiązanie BINDER:
- Inkubator CO₂ CB 170
- Bezszwowa komora wewnętrzna ze stali nierdzewnej z przetłoczeniami jako prowadnicami półek
- Autosterylizacja gorącym powietrzem w temperaturze 180 °C
- Regulacja wilgotności bez kondensacji dzięki podwójnej wanience na wodę Permadry
- Sterownik z ekranem dotykowym z wewnętrzną rejestracją danych pomiarowych przez interfejs USB