根据11月7日发表在《干细胞报告》杂志上的一项研究，源自干细胞的心肌细胞在太空飞行期间和之后表现出对其环境的显著适应性。研究人员在国际空间站上培养了5.5周的人类心脏细胞，并检查了细胞水平的心脏功能和基因表达。暴露于微重力改变了数千个基因的表达，但在返回地球后10天内，大部分正常的基因表达模式重新出现。
该研究的高级作者斯坦福大学医学院的Joseph C. Wu表示，该研究是首次使用人类诱导多能干细胞来研究太空飞行对人类心脏功能的影响。微重力对人体的影响尚不完全清楚，此类研究有助于揭示人体细胞在太空中的行为，尤其是在世界开始进行更多和更长时间的太空任务，如登月和火星任务时。
过去的研究表明，太空飞行会引起心脏功能的生理变化，包括心率降低、动脉压下降和心输出量增加。但迄今为止，大多数心血管微重力生理学研究都是在非人类模型或组织、器官或系统水平上进行的。关于微重力在细胞水平上影响人类心脏功能的了解相对较少。
为了解决这个问题，Wu及其合作者研究了人类诱导多能干细胞衍生的心肌细胞。他们通过重新编程血细胞生成了来自三个个体的hiPSC线，然后将它们分化为hiPSC-CMs。这些跳动的心肌细胞随后作为商业补给服务任务的一部分，搭乘SpaceX航天器发射到国际空间站。同时，地面控制hiPSC-CMs在地球上进行培养以作比较。
返回地球后，太空飞行的hiPSC-CMs显示出正常的结构和形态。然而，它们通过改变跳动模式和钙循环模式进行了适应。
此外，研究人员对在国际空间站上培养了4.5周的hiPSC-CMs和返回地球10天后的hiPSC-CMs进行了RNA测序。结果显示，在飞行、飞行后和地面控制样本之间，有2,635个基因的表达存在差异。最值得注意的是，与线粒体功能相关的基因途径在太空飞行的hiPSC-CMs中表达更多。
样本的比较显示，hiPSC-CMs在太空飞行期间采用了一种独特的基因表达模式，在返回正常重力后恢复到类似于地面控制的表达模式。
Wu表示，他们对人类心肌细胞能够如此快速地适应其所处环境，包括微重力，感到惊讶。这些研究可能为长期太空飞行期间改善宇航员健康提供细胞机制的见解，或者可能为改善地球上的心脏健康奠定基础。
根据Wu的说法，该研究的局限性包括其短期性和使用2D细胞培养。在未来的研究中，研究人员计划使用更多生理相关的人类诱导多能干细胞衍生的3D心脏组织，包括各种细胞类型，如血管细胞，来研究太空飞行和微重力的影响。Wu说：“我们还计划对人类心脏细胞进行不同治疗，以确定我们是否可以防止心脏细胞在太空飞行期间经历的一些变化。”
这项工作得到了空间科学促进中心、国防部国防科学和工程研究生奖学金、美国心脏协会博士前奖学金、国家科学基金会研究生研究奖学金计划、NIH、美国心脏协会博士后奖学金、NIH主任先锋奖、NHLBI祖细胞生物学联盟、美国心脏协会资助、Burroughs Wellcome基金会创新监管科学奖和美国心脏协会资深研究员奖的支持。BioServe空间技术和SpaceX是实施合作伙伴。