In het kader van een baanbrekend initiatief hebben vijf Belgische bedrijven en onderzoekscentra het project AstroCardia gelanceerd. De missie van het project kon niet gedurfder zijn: een kunstmatig miniatuurhart naar het internationale ruimtestation sturen om het onderzoek naar de mechanismen achter hartveroudering te verbeteren.
Hart- en vaatziekten zijn wereldwijd een van de belangrijkste doodsoorzaken en het risico stijgt naarmate we verouderen. Onderzoekers weten echter nog steeds niet precies waarom, omdat de wetenschap geen betrouwbare onderzoeksmodellen heeft om de achterliggende biologische processen bloot te leggen. Het project AstroCardia wil deze leemte opvullen door gebruik te maken van de ruimteomgeving, omdat dit de plek is waar wetenschappers de veroudering van het hart het beste kunnen bestuderen. Deze unieke omgeving kan de verouderingsprocessen van het hart namelijk tot twintig keer versnellen. Dit fenomeen is al waargenomen bij astronauten, maar de reden hiervoor wordt nog niet begrepen.
“In de ruimte spoelen we de tijd dus door. En dat geeft ons de unieke kans om onderzoeksresultaten te bekomen die we hier op aarde eenvoudigweg niet kunnen verkrijgen” - Hilde Stenuit, projectcoördinator en onderzoeker bij Space Applications Services.
De vijf Belgische partners - Space Applications Services, SCK CEN, QbD Group, BIO INX en Antleron - hebben besloten om hun kennis en expertise te bundelen om een geschikt onderzoeksmodel te ontwikkelen voor het bestuderen van de veroudering van het menselijk hart: het kunstmatige 'heart-on-a-chip'. Hiervoor hebben ze de 3D-bioprinttechniek gebruikt om hartspiercellen te printen op een chip van slechts een paar vierkante millimeter. Met een speciale inkt gemaakt van menselijke biomaterialen kunnen de geprinte cellen zich delen en organiseren om een " hartorganoïde" te vormen, d.w.z. een menselijk hart in ontwikkeling. Een kunstmatig bloedvatenstelsel dat rond deze hartorganoïde is gebouwd levert de zuurstof en voedingsstoffen die nodig zijn voor de ontwikkeling totdat het hart volgroeid is en begint te kloppen.
De hearts-on-a-chip worden in 2025 naar het internationale ruimtestation (ISS) gestuurd, waar ze ten minste zes weken in leven worden gehouden. Gedurende deze periode zullen de wetenschappers van het consortium verschillende tests uitvoeren. Het onderzoek is volledig geautomatiseerd en kan op afstand worden bestuurd. Zodra deze harten-op-een-chip op aarde zijn teruggekeerd, zullen ze in detail worden geanalyseerd. De wetenschappers hopen met name te bewijzen dat de blootstelling van het ontwikkelde hart- en vatenstelsel aan de ruimteomgeving kan dienen als wetenschappelijk model voor hartveroudering.
“Dit zijn in feite menselijke stamcellen die zijn getransformeerd tot een miniatuurhart. Het miniatuurhart, dat amper een chiazaadje groot is, bootst zijn menselijke variant getrouw na. De vernieuwende techniek zou het mogelijk maken om hart- en vaatziekten beter te onderzoeken en eventuele geneesmiddelen uit te testen. Het grootste voordeel is dat we ze kunnen personaliseren door stamcellen van de patiënt zelf te gebruiken. We kunnen op die manier een miniatuurversie van het hart van de patiënt kweken. Dat zou een grote sprong voorwaarts in gepersonaliseerde geneeskunde betekenen” - Dr Kevin Tabury, expert radiobiologie van SCK CEN.