Exploratorium, Gladstone przedstawia przełomową wystawę nauk kardiologicznych

Jedno z najsłynniejszych muzeów nauki w kraju, Muzeum San Francisco Sala Odkryćpołożonego niecałe trzy mile na północ od Gladstone Institutes – bliskość, która doprowadziła do współpracy twórczej i naukowej na wysokim szczeblu, takiej jak stała wystawa prezentowana w najnowszym numerze magazynu Raporty dotyczące komórek macierzystych.

Do najsłynniejszych eksponatów znajdujących się w muzeum należą: „Daj rytm swoim komórkom serca” Otwiera rzadkie okno na mikroskopijny świat bijącego ludzkiego serca, wykorzystując technologię i materiały możliwe dzięki nauce i doświadczeniu Gladstone. Dzięki tej wystawie zespół stworzył pierwsze interaktywne doświadczenie muzealne, które umożliwia publiczności bezpośrednią interakcję z żywymi miocytami serca, czyli komórkami mięśnia sercowego.

„To jak mieć w sobie soczewkę, ponieważ te same typy komórek są w nas” – mówi dr Christina Yu, dyrektor ds. badań naukowych i rozwoju w Exploratorium. „To niesamowite przeżycie dla naszych gości”.

Gdy zwiedzający zbliżają się do wystawy, na dużym ekranie pojawia się wideo pokazujące bijące komórki serca – aż 200 000. Odwiedzający trzymają się czujników na kierownicy przed ekranem i wyczuwają puls przez dłonie. Następnie w ciągu kilku sekund obserwują, jak komórki serca na ekranie zaczynają bić zgodnie z rytmem ich serca.

„Zestawienie bardzo małych komórek w naczyniu z bardzo dużym obrazem na ekranie ma ogromną moc” – mówi Yu.

Bruce Conklin, lekarz medycyny, Starszy badacz z Gladstone współpracuje z Yu i innymi osobami z Exploratorium od ponad 15 lat, na długo przed otwarciem wystawy w 2019 r. Tak naprawdę pomysł na wystawę serca wyszedł od naukowca z laboratorium Conklina – a zaczęło się od pozornie proste pytanie: czy możliwe jest pobranie komórek serca z laboratorium i znalezienie sposobu na zsynchronizowanie ich z sercami gości?

„Zawsze szukamy zjawiska naturalnego, które umożliwi odwiedzającym natychmiastowe doświadczenie czegoś żywego” – mówi Yu. „Jest to bardzo trudne do wdrożenia na dużą skalę, dlatego nalegaliśmy, aby ten pomysł został wdrożony – choć wiedzieliśmy, że będzie to bardzo trudne”.

Yu i Conklin wraz ze swoimi zespołami dzielą się swoimi doświadczeniami w zakresie uruchamiania Heartbeat Expo i zarządzania nim pod adresem Nowe badanie Co pojawia się w raportach dotyczących komórek macierzystych. Według ich wiedzy jest to pierwsza interaktywna wystawa muzealna, w której wykorzystuje się żywe ludzkie komórki serca, które w tym przypadku uzyskuje się z komórek skóry dorosłej osoby, a następnie przekształca się je w komórki serca w Gladstone przy użyciu technologii komórek macierzystych.

„Mamy nadzieję, że dzieląc się tak szczegółowo naszym doświadczeniem, wystawa posłuży jako model inspirujący przyszłe relacje między środowiskiem akademickim a publicznymi ośrodkami naukowymi na całym świecie” – mówi Conklin. „Udało nam się stworzyć bardzo przekonujące, istotne doświadczenie, które zapoczątkowuje dyskusję na temat serca i zdrowia, a także nauki o komórkach macierzystych”.

Serce galerii

W wyniku wywiadów z gośćmi muzeum, którzy mieli kontakt z wystawą, Discovery Museum odkryło, że 90% z nich stwierdziło, że myśli więcej o swoim sercu, 30% skomentowało technologię zastosowaną na wystawie, a 20% wspomniało konkretnie o komórkach macierzystych. Ponadto według artykułu w czasopiśmie zwiedzający wchodzili w interakcję z wystawą Heart Cell dłużej niż z pozostałymi 37 eksponatami.

Co ważniejsze, odwiedzający dowiadują się również, jak działa wystawa: uczy się, że tętno jest przesyłane w postaci sygnału elektrycznego z czujników na kierownicy do naczynia laboratoryjnego zawierającego żywe komórki serca, umieszczonego kilka metrów dalej za oknem. Kiedy komórki otrzymają sygnał, zaczynają bić sercem gościa. Znaki zapisane na ekranie zachęcają odwiedzających do zwiększania lub zmniejszania tętna, aby zobaczyć, jak reagują komórki, lub zapraszają znajomego, aby skorzystał z kierownicy w celu porównania tętna.

„Zawsze miło jest obserwować reakcje gości” – mówi Yu. „Widzimy, jak skaczą i biegają w miejscu, aby przyspieszyć tętno, co szybko przekłada się na film. Najlepsze jest, gdy oznaczają swoich znajomych, aby przyszli i sami spróbowali”.

Mówi, że wymaga to znacznie mniej wyjaśnień niż inne rodzaje zjawisk biologicznych, ponieważ bicie serca jest czymś, czego doświadczamy przez całe życie: „Nawet jeśli nigdy nie będziesz miał okazji spojrzeć na komórki swojego serca na żywo, czujesz je każdego dnia”. wystawa umożliwia zwiedzającym „Elektryczny dialog z tymi ogniwami”.

Pomimo wielu wyzwań, między innymi utrzymywania komórek serca przy życiu w naczyniu przez wiele miesięcy, komórki serca okazały się wyjątkowe pod względem zdolności do interakcji z gośćmi.

„Komórki serca zachowują się dynamicznie w czasie rzeczywistym, czyli bije, i mogą reagować na sygnały zewnętrzne” – wyjaśnia dr Juan Pérez Bermejo, były pracownik podoktorski w laboratorium Conklin, który odegrał kluczową rolę w opracowaniu Wystawa. Jest także pierwszym autorem nowego badania. „Żadna inna komórka nie jest w stanie tego zrobić w sposób będący centrum wystawy”.

Nauka o komórkach macierzystych w działaniu

W rzeczywistości podstawy naukowe, które umożliwiają zorganizowanie wystawy, są po prostu godne nagrody.

Gladstone, główny śledczy Shinya Yamanaka, lekarz medycyny, doktor, Był pionierem technologii umożliwiającej naukowcom przeprogramowanie dorosłych komórek w stan embrionalny. znany jako Zawiera pluripotencjalne komórki macierzyste– lub iPSC – komórki te mają zdolność rozwinięcia się w dowolny typ komórek w organizmie. Stanowi podstawę szybko rozwijającej się dziedziny medycyny regeneracyjnej, a jej ogromny potencjał transformacji medycyny zapewnił Yamanace Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 2012 roku.

Komórki ludzkiego serca w Exploratorium były kiedyś komórkami skóry. Korzystając z techniki Yamanaki, naukowcy z Gladstone przeprogramowali je w laboratorium w komórki iPSC, a następnie pobudzili je do wyrośnięcia na inny typ komórek: kardiomiocyty, czyli komórki mięśnia sercowego.

Zespół Conklina często wykorzystuje tkankę utworzoną z komórek skóry pacjentów noszących mutacje chorobowe i bada tkankę w laboratorium, aby lepiej zrozumieć przyczyny chorób sercowo-naczyniowych i sposoby ich leczenia. Komórki znajdujące się na wystawie są pozostałością po eksperymentach, a ponieważ zostały opracowane do konkretnych celów badawczych, nie można ich wykorzystać w innych badaniach.

„Naszym celem było wykorzystanie zjawiska takiego jak bicie komórek serca i sformułowanie niesamowitego, budzącego podziw działania, które pozwoliłoby osobie nieposiadającej wiedzy biologicznej połączyć się ze światem biologicznym” – mówi Yu.

Nie tylko zwiedzający cieszą się z cudu interakcji z żywymi komórkami serca. Conklin przyznaje, że cieszy się za każdym razem, gdy patrzy na talerz.

„Na początku, kiedy na nie patrzysz, nie widzisz niczego, co się dzieje, ponieważ twoje oko nie wie, gdzie patrzeć” – wyjaśnia. „Ale gdy tylko zobaczysz jeden obszar ruchu, wykryjesz inne obszary i zdasz sobie sprawę, że te komórki serca biją, a po plecach przechodzą ciarki. To naprawdę magiczny moment, który przekazuje emocje związane z odkryciami naukowymi .”

Możliwe dzięki partnerstwu

Ludzkie linie komórkowe są bardzo podatne na zanieczyszczenia, dlatego opieka nad nimi wymaga bardzo specyficznych umiejętności i wiedzy specjalistycznej. Conklin przypisuje sukces wystawy wysoko wykwalifikowanemu personelowi Exploratorium.

„Nie każde muzeum może to zrobić” – mówi. „Ochrona tych komórek, utrzymanie ich w zdrowiu i żywotności wymaga dużo pracy, ale Exploratorium przeszkoliło już personel z doktoratami z biologii molekularnej. Byli świetnymi partnerami”.

Osobą odpowiedzialną za opiekę nad komórkami znajdującymi się na wystawie jest Dana Carrison Stone, biolog i dyrektor laboratorium Exploratorium. Mówi, że gdy komórki serca biją przez kilka miesięcy, należy je zastąpić nowymi komórkami. Na szczęście Gladstone jest w pobliżu.

„Najłatwiej jest jeździć na rowerze” – mówi Carison Stone, autorka badania. „Pakuję suchy lód do styropianowego pojemnika, wkładam go do plecaka, po czym wskakuję na rower i jadę do Gladstone, gdzie spotykam naukowca. Zabierają mnie do zbiorników z ciekłym azotem, w których przechowywane są ogniwa; odbieram partię zamienną, włóż ją do plecaka i wróć do Exploratorium, aby rozpocząć proces rozmrażania.”

Bliska współpraca między Gladstone a muzeum umożliwia zorganizowanie wystawy, dodaje: „Bez Gladstone nie moglibyśmy zorganizować tej wystawy”. Naukowcy są zawsze do dyspozycji, jeśli mam pytania lub potrzebuję pomocy w rozwiązywaniu problemów”.

Naukowcy z Gladstone pomagają również, dzieląc się kreatywnymi koncepcjami wystaw i pomagając Exploratorium zaprezentować przełomowe osiągnięcia naukowe, które zainteresują ogół społeczeństwa.

„Wielkie pomysły na wystawę muzealną często rodzą się w takich miejscach jak Gladstone” – mówi Yu. „Naukowcy proponują to, co stanowi najnowocześniejsze rozwiązania w dziedzinie nauki, a my zastanawiamy się, jak przełożyć to na doświadczenie zwiedzającego. Następnie wspólnie pracujemy nad tym, jak to osiągnąć. Gladstone zapewnia zasoby, doświadczenie i głęboką wiedzę, których potrzebujemy, aby na których naprawdę możemy polegać, dzięki czemu możemy zapewnić widzom naprawdę niesamowite wrażenia”.

O badaniu

papier, Nadaj rytm komórkom serca: interaktywna wystawa muzealna synchronizuje kardiomiocyty pochodzące z komórek macierzystych z biciem serca zwiedzających Został opublikowany w czasopiśmie Stem Cell Reports 8 lutego 2024 r. Oprócz Bruce'a Conklina, Cristiny Yu, Juana Péreza Bermejo i Dany Carison Stone, autorami są: Samuel Reisman, Joyce Ma i Chris Cerrito z Exploratorium. i Alexander Ribeiro z Gladstone.

O Instytutach Gladstone

Instytuty Gladstone’a to niezależna organizacja non-profit zajmująca się badaniami nauk przyrodniczych, która wykorzystuje wizjonerską naukę i technologię do zwalczania chorób. Założona w 1979 roku, zlokalizowana jest w centrum innowacji biomedycznych i technologicznych, w dzielnicy Mission Bay w San Francisco. Gladstone stworzyła paradygmat badawczy, który zakłóca sposób uprawiania nauki, finansuje wielkie pomysły i przyciąga najbystrzejsze umysły.

O pokoju eksploracyjnym

Sala Odkryć Jest bramą do niesamowitych zjawisk naukowych, które napędzają nasz świat i kształtują nasze działania. Tworzy niezwykłe doświadczenia edukacyjne, które wzbudzają ciekawość, zmieniają sposób postrzegania i inspirują do odważnych kroków do przodu. Od 1969 roku w Exploratorium znajduje się słynna kolekcja eksponatów łączących naukę, sztukę i ludzką percepcję, zmieniając sposób nauczania przedmiotów ścisłych. Jej wielokrotnie nagradzane programy stanowią forum, na którym widzowie mogą nawiązać kontakt z artystami, naukowcami, decydentami, pedagogami i reformatorami w celu odkrywania otaczającego ich świata. Exploratorium celebruje różnorodność myśli, inspirujące dociekania i współpracę ponad wszystkimi granicami.