Células e Tecidos

A cultura de células e tecidos é uma das grandes áreas de pesquisa em biotecnologia. No entanto, até hoje não foi possível ainda realizar culturas perfeitas de tecidos no estado de maturação encontrado num organismo vivo. A pesquisa sobre o crescimento de  de tecidos de alta qualidade é uma grande promessa para aplicações médicas. Entretanto, os métodos de cultura convencionais obtém apenas uma camada plana de células crescidas, que diferem em aparência e função do padrão tri-dimensional encontrado nos organismos vivos. Além disso é difícil, no ambiente estático de crescimento, encontrar o alimento necessário a sua sobrevivência.
Um exemplo de pesquisa nestas áreas, utilizando ambientes de microgravidade, é o do esforço para crescer tecidos tri-dimensionais, que a NASA está desenvolvendo, criando uma nova tecnologia para a produção de células e tecidos, chamada de bioreator de paredes rotatórias. A cultura é realizada em um cilindro horizontal com baixa rotação, que produz menores níveis de tensão sobre as células em crescimento do que aqueles originalmente utilizados na Terra. A contínua rotação do cilindro permite que amostras do tecido fiquem suspensas dentro do fluído de crescimento, evitando parte da aceleração da gravidade terrestre. O bioreator deve produzir uma série de resultados muito melhores em ambientes de microgravidade.
Outra razão para que as células sejam sensíveis ao ambiente de crescimento em reatores com agitação, é que o fluxo de fluído causa forças de cisalhamento (aquelas que causam que partes contínuas da estrutura ou solução escorreguem relativamente umas às outras) que prejudicam a agregação das células, e o reator da NASA também reduz estas forças de cisalhamento. Isto já permitiu o crescimento de tecidos com dimensões razoáveis, de tal forma que tratamentos experimentais sejam realizados nas culturas ao invés de nos próprios pacientes. O bioreator está sendo aperfeiçoado para monitorar e controlar automaticamente os níveis de glucose, oxigênio, pH e dioxido de carbono da solução que contém o tecido.
O bioreator está permitindo a melhor modelagem de tumores humanos de cólon, próstata, seio e ovário. Células crescidas pelos métodos convencionais não formam um típico tumor canceroso. No bioreator, no entanto, os tumores se desenvolvem em espécimes que se parecem com o tumor original. Resultados similares também tem sido observados para tecidos humanos normais.

As fotos comparam culturas de um carcinoma de cólon crescidos na gravidade terrestre (a) e no bioreator da NASA durante um vôo orbital (b). As células da amostra crescida em microgravidade agregaram-se para formar uma massa muito maior e similar ao tecido encontrado em organismos vivos. As células crescidas no espaço parecem ser também mais saudáveis do que aquelas crescidas na Terra.

O uso continuado destas pesquisas devem aumentar o nível de conhecimento sobre o desenvolvimento de tecidos cancerosos e tecidos normais. Foram iniciados experimentos no Space Shuttle e na estação orbital MIR, onde uma ainda maior redução das tensões sobre os tecidos em crescimento deve permitir a obtenção de amostras muito maiores. Estas pesquisas também estão sendo adaptadas para utilização na Estação Espacial Internacional.

Outros sistemas biológicos mais complexos são também estudados em microgravidade. O objetivo é o de estudar como eles funcionam e, a partir dai, entender como replicar suas funções encontradas na natureza. Uma simples bactéria pode ser um sistema sofisticado e complexo, capaz de realizar funções que nenhuma máquina feita pelo homem consiga ainda copiar.