دائما ما يثير الفضاء الخارجي الكثير من تساؤلات البشر عما يدور هناك، وطبيعة الوضع عند سفر الإنسان إليه، مثل كيفية التنفس، والحركة بدون جاذبية، وكيفية عمل الأجهزة الحيوية لجسم الإنسان وأبرزها القلب، وكان هذا هو الدافع لمجموعة من العلماء في جامعة جونز هوبكنز الأمريكية إلى إرسال 48 عينة من أنسجة القلب المعدلة بيولوجيًا إلى محطة الفضاء الدولية وإخضاعها للاختبار، حيث تمت مراقبتها لمدة 30 يومًا ومقارنتها بعينات متطابقة على الأرض لمعرفة تأثير الخروج إلى الفضاء عليها.

بعد انقضاء المدة، فحص الفريق تأثير الجاذبية المنخفضة على عدة أشياء مثل قوة انقباض الخلايا المسماة بقوى الارتعاش، وكذلك أي أنماط نبض غير منتظمة، ووجدوا أن خلايا القلب لا تعمل بشكل جيد حيث تنبض في الفضاء بنصف قوة نبض القلب الموجود على الأرض، حسبما ذكر موقع space المتخصص في علوم الفضاء.

معاناة رواد الفضاء بعد العودة إلى الأرض

وأشارت دراسات سابقة إلى أن رواد الفضاء يعانون من انخفاض في وظيفة عضلة القلب ونبضات غير منتظمة بعد العودة إلى الأرض من رحلات الفضاء وهو ما يسمى بعدم انتظام ضربات القلب.

والجيد في الأمر أن بعض هذه التأثيرات الناتجة عن السفر الخارجي إلى الفضاء تتلاشى بمرور الوقت، لكن على الجانب الآخر تكون هناك تأثيرات سلبية في حالة بعثات الفضاء طويلة الأجل مثل رحلات القمر والمريخ.

تولى دوك هو كيم، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية والطب بكلية الطب في جامعة جونز هوبكنز، قيادة مشروع إرسال أنسجة القلب إلى محطة الفضاء الدولية، وانشأ هو وطالب الدكتوراه فى ذلك الوقت، جوناثان تسوى، أنسجة القلب المعدلة بيولوجيًا من الخلايا الجذعية متعددة القدرات البشرية (iPSCs).

قام الفريق بتنمية الخلايا فى أجهزة تسمى بـ «العضو على الشريحة»، وهى نماذج مصغرة لأعضاء مختلفة يتم فيها زراعة الأنسجة والخلايا المهندسة أو الطبيعية داخل رقائق ميكروفلويدية، وتم تصميم شريحة ثلاثية الأبعاد لتقليد قلب الإنسان البالغ فى حجرة نصف حجم الهاتف الخلوي.

تجربة عملية لإثبات تأثير الفضاء على القلب

وأوضح كيم أنه تم استخدام قدر كبير من التكنولوجيا المتطورة في مجالات هندسة الخلايا الجذعية والأنسجة، وأجهزة الاستشعار الحيوية والإلكترونيات الحيوية، والتصنيع الدقيق أثناء هذه التجربة لضمان قابلية هذه الأنسجة للبقاء فى الفضاء.

ووجد العلماء أن الخلايا المرتبطة بالفضاء ظهر عليها مستوى مرتفع من الالتهاب والتلف، وأصبحت البروتينات التي تساعد القلب على الانقباض أقصر وزاد اضطرابها، كما أن الميتوكوندريا في الخلايا أصبحت أكبر ومستديرة بشكل زائد، ما أفقدها شكلها، وهذا يدل على أن الخلايا تعرضت لضغوط كبيرة في الفضاء مما ساهم في ضعف انقباضات خلايا القلب.