Η πρωτεΐνη TM4SF1 (πράσινη) παράγεται σε μεγάλες ποσότητες από ενδοθηλιακά κύτταρα, τα οποία ευθυγραμμίζουν τα αιμοφόρα αγγεία του σώματος. Ένα νέο πείραμα διαστημικού σταθμού διερευνά την ανάπτυξη ενδοθηλιακών κυττάρων και την αντίδρασή τους σε ένα αντικαρκινικό φάρμακο.
(Εικόνα: © Angiex)
Η SpaceX στοχεύει στις 29 Ιουνίου ως ημερομηνία έναρξης για την επόμενη αποστολή εφοδιασμού φορτίου στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Στις 5:41 π.μ. EST (0941 GMT), ένα φορτηγό πλοίο Dragon που χρησιμοποιήθηκε στο παρελθόν θα απογειωθεί από τον Σταθμό Πολεμικής Αεροπορίας του Cape Canaveral, φέρνοντας μια νέα ομάδα ερευνητικών πειραμάτων και προμηθειών στο τροχιακό φυλάκιο.
Αυτή η πτήση θα σηματοδοτήσει τη 12η εκτόξευση φέτος για το SpaceX και την 15η αποστολή συνολικής μεταφοράς φορτίου Σε μια τηλεδιάσκεψη μέσων στις 11 Ιουνίου, η NASA παρείχε μια προεπισκόπηση των ερευνητικών ωφέλιμων φορτίων που αναμένεται να παραδοθούν στο σταθμό αργότερα αυτό το μήνα.
"Η έρευνα που παρουσιάστηκε εδώ αντιπροσωπεύει, αλλά μερικά από τα εκατοντάδες πειράματα που θα υποστηριχθούν από αυτήν την αποστολή ανεφοδιασμού φορτίου", δήλωσε ο David Brady, βοηθός επιστήμονας προγράμματος για το Διεθνές Διαστημικό Σταθμό Πρόγραμμα στο Johnson Space Center της NASA, κατά τη διάρκεια της τηλεδιάσκεψης. [Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός: Inside and Out (Infographic)]
Ακολουθεί μια ματιά σε μερικές από τις περίεργες επιστήμες στο διαστημικό σκάφος Dragon, το οποίο περιλαμβάνει ένα νέο φάρμακο κατά του καρκίνου, μια έρευνα για τρωκτικά και μια ματιά στο πώς αντιδρούν τα φύκια και τα βακτήρια στο διαστημικό περιβάλλον. (Επιπλέον, στέλνουν μια φιλική αιωρούμενη μπάλα droid.
Στόχευση όγκων
Ο Paul Jaminet, πρώην αστροφυσικός του Χάρβαρντ έγινε επιχειρηματίας, και ο επικεφαλής επιστήμονας του, Shou-Ching Jaminet, ελπίζουν να δοκιμάσουν τι θα μπορούσε να είναι μια σημαντική ανακάλυψη όσον αφορά τη θεραπεία του καρκίνου. Το πείραμά τους, που ονομάστηκε Angiex, διερευνά τον τρόπο με τον οποίο τα ενδοθηλιακά κύτταρα - δηλαδή τα κύτταρα που ευθυγραμμίζουν τα αιμοφόρα αγγεία στο σώμα - ανταποκρίνονται όχι μόνο στη μικροβαρύτητα αλλά και σε ένα νέο φάρμακο στόχευσης όγκων.
Επί τόπου, η θεραπεία έχει αποδειχθεί εξαιρετικά αποτελεσματική σε ποντίκια. Το φάρμακο δεν στοχεύει μόνο όγκους αλλά και τα αιμοφόρα αγγεία που τους υποστηρίζουν. Όπως τα υγιή κύτταρα σε περιπτώσεις καρδιακής προσβολής ή εγκεφαλικού επεισοδίου, όταν τα αιμοφόρα αγγεία που συνδέονται με έναν όγκο πεθαίνουν, ο όγκος πεθαίνει μαζί με αυτόν.
Παρά την αποδεδειγμένη επιτυχία του, μία από τις μεγαλύτερες ανησυχίες για το φάρμακο είναι η ασφάλεια. Επειδή στοχεύει τόσο τους όγκους όσο και τα αιμοφόρα αγγεία που τους υποστηρίζουν, οι ερευνητές θέλουν να διασφαλίσουν ότι δεν θα βλάψουν τα υγιή αιμοφόρα αγγεία στη διαδικασία. "Θέλουμε πάρα πολύ να θεραπεύσουμε τον καρκίνο των ανθρώπων, αλλά δεν θέλουμε να συνεχίσουν να πεθαίνουν από καρδιαγγειακές παθήσεις από το φάρμακο μας", εξήγησε ο Jaminet.
Μία από τις προκλήσεις είναι ότι δεν υπάρχει καλό in vitro μοντέλο καλλιέργειας κυττάρων για αιμοφόρα αγγεία. Έτσι, για να καταλάβετε πώς λειτουργούν τα αιμοφόρα αγγεία, πρέπει να κάνετε in vivo μελέτες σε ζωντανά ζώα. "Και δεν μπορείς να δεις μέσα στα κελιά πολύ καλά", είπε ο Jaminet. Και εκεί είναι που παίζει ο διαστημικός σταθμός - όταν αυτός ο τύπος κυττάρου αναπτύσσεται σε μικροβαρύτητα, ενεργεί περισσότερο σαν αυτά των πραγματικών αιμοφόρων αγγείων στο έδαφος, σύμφωνα με τη σελίδα του έργου της NASA.
Προηγούμενες εργασίες έχουν δείξει ότι τα ενδοθηλιακά κύτταρα δεν αναπτύσσονται πολύ καλά στο διάστημα. Έτσι, αυτό το πείραμα θα διερευνήσει περαιτέρω πώς τα ενδοθηλιακά κύτταρα αναπτύσσονται σε περιβάλλον μικροβαρύτητας και θα μετρήσουν πώς αυτά τα κύτταρα ανταποκρίνονται στη θεραπεία.
"Θα αντιμετωπίσουμε αυτά τα κύτταρα στο διάστημα με το φάρμακό μας. Μπορούμε να δούμε αν η απόκριση στο φάρμακο είναι διαφορετική σε μικροβαρύνη από ό, τι είναι στο έδαφος", δήλωσε ο Jaminet κατά τη διάρκεια της κλήσης. "Και αν είναι, τότε θα ήταν πραγματικά ενδιαφέρουσα βιολογία."
Προσαρμογή στη διαστημική πτήση
Στο πλαίσιο της αποστολής CRS-15, ένα πλήρωμα 20 γενναίων μαριναριστών θα πετάξει στο διαστημικό σταθμό προκειμένου να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα τη σύνδεση εγκεφάλου-εντέρου. Οι ερευνητές γνωρίζουν ότι ο πληθυσμός των βακτηρίων στο έντερο σας έχει αντίκτυπο στη συνολική υγεία σας. Καθώς οι αποστολές γίνονται μεγαλύτερες και η ανθρωπότητα απομακρύνεται στο διάστημα, είναι σημαντικό να καταλάβουμε πώς η διαστημική πτήση επηρεάζει το μικρόβιο των ανθρώπων.
Οι Fred Turek και Martha Vitaterna, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Northwestern, είναι οι κύριοι ερευνητές για την αποστολή TheRodent Research-7, η οποία θα διερευνήσει πώς το διαστημικό περιβάλλον επηρεάζει την κοινότητα μικροοργανισμών - που ονομάζονται μικροβιοτικά - στο γαστρεντερικό σωλήνα ποντικών.
"Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς μπορείτε να ενθουσιαστείτε με τα δείγματα κοπράνων", αστειεύτηκε η Vitaterna κατά τη διάρκεια της τηλεδιάσκεψης. "Αλλά πιστέψτε με, είμαστε πραγματικά ενθουσιασμένοι για τα δείγματα κοπράνων." Συνέχισε να εξηγεί ότι η εξέταση βακτηρίων σε δείγματα κοπράνων είναι ένας καλός τρόπος να χαρτογραφηθούν οι τύποι βακτηρίων που βρίσκονται στο ίδιο το έντερο.
Αυτό είναι το μακρύτερο πείραμα διαστημικής πτήσης για τρωκτικά μέχρι σήμερα, επιτρέποντας στους ερευνητές να δουν ποιες είναι οι μακροπρόθεσμες αλλαγές ως απάντηση στο spaceflight. Όμως δεν κοιτάζουν μόνο το μικροβίο του γαστρεντερικού σωλήνα. Θα εξετάσουν επίσης μια ποικιλία άλλων φυσιολογικών συστημάτων που είναι γνωστό ότι ανταποκρίνονται ή επηρεάζουν την απόκριση του μικροβίου του εντέρου - όπως το ανοσοποιητικό σύστημα, ο μεταβολισμός και ο κιρκαδικός ρυθμός, το τελευταίο από το οποίο οδηγεί στον ύπνο.
Οι ερευνητές δήλωσαν ότι ελπίζουν ότι αυτή η μελέτη θα παρέχει μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα για το πώς αλληλεπιδρούν αυτά τα διαφορετικά συστήματα και πώς ανταποκρίνονται στο διαστημικό περιβάλλον. [Γιατί στέλνουμε ζώα στο διάστημα;]
Μελλοντικά διαστημικά τρόφιμα
Καθώς οι αποστολές γίνονται μεγαλύτερες και επιχειρούμε πιο μακριά στο διάστημα, τα πληρώματα θα πρέπει να είναι σε θέση να καλλιεργούν το δικό τους φαγητό. Κάτι τέτοιο θα μείωνε τις προμήθειες που θα έπρεπε να φέρουν, και έχει επίσης οφέλη για την υγεία. Με την προσθήκη των θαλάμων ανάπτυξης φυτών Veggie στο διαστημικό σταθμό, η NASA έχει έναν τρόπο να διασφαλίσει ότι τα πληρώματα έχουν πρόσβαση σε φρέσκα τρόφιμα, τα οποία μέχρι στιγμής αποτελούνταν κυρίως από μαρούλι.
Αλλά αυτό μπορεί σύντομα να αλλάξει αφού ο Mark Settles του Πανεπιστημίου της Φλόριντα στέλνει μια αποστολή του Space Algae στο φυλάκιο που βρίσκεται σε τροχιά.
Γιατί τα φύκια; Εκτός από την πιθανή πηγή τροφής, τα φύκια είναι επίσης χρήσιμα ως βιολογικές πρώτες ύλες (που σημαίνει ότι το φυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή υλικών όπως πλαστικό και χαρτί), ανέφεραν οι ερευνητές.
Τα φύκια είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά στη χρήση συνθηκών φωτός χαμηλής έντασης για φωτοσύνθεση - ιδανικά για ανάπτυξη σε τροχιά. Υπάρχει, ωστόσο, μια μεγάλη ανησυχία: Τα περισσότερα είδη φυκών αναπτύσσονται καλύτερα σε υγρά, αλλά τα υγρά δεν συμπεριφέρονται το ίδιο στο διάστημα όπως και στη Γη.
Ο Settles εξήγησε ότι το πλήρωμα θα προσπαθήσει να αναπτύξει πολλά στελέχη φυκών σε αναπνεύσιμες, πλαστικές σακούλες μέσα στους θαλάμους ανάπτυξης φυτών Veggie που βρίσκονται ήδη στο διαστημικό σταθμό. Τα ζωντανά δείγματα φυκών θα επιστραφούν στη Γη στο τέλος της αποστολής, έτσι ώστε η ομάδα να μελετήσει και να εντοπίσει ποια γονίδια βοηθούν τα φύκια να αναπτυχθούν καλύτερα στη μικροβαρύτητα. Αναγνωρίζοντας τα γονίδια που συνδέονται με την ταχύτερη ανάπτυξη, ελπίζουν να δημιουργήσουν τελικά τα φύκια για μαζική παραγωγή στο διάστημα. [Φυτά στο διάστημα: Φωτογραφίες από αστροναύτες κηπουρικής]
Αποτελεσματικότερη επεξεργασία αποβλήτων
Στο πλαίσιο του πειράματος Micro-12, ο John Hogan και άλλοι επιστήμονες στο Κέντρο Έρευνας Ames της NASA στέλνουν μια παρτίδα Σουανέλλα βακτήρια στο διαστημικό σταθμό. Παντού σε όλο το σώμα, Σουανέλλα βακτήρια δεν βλάπτουν τους αστροναύτες. Βρίσκονται συνήθως σε μέρη όπως το πεπτικό σύστημα καθώς και στην επιφάνεια των δοντιών σας.
Αυτοί οι οργανισμοί μπορούν να αναπτυχθούν σε μεταλλικά ηλεκτρόδια και να μετατρέψουν τα οργανικά απόβλητα (όπως τα ούρα) σε ηλεκτρική ενέργεια. Ο Χόγκαν είπε ότι η έρευνα σε τεχνολογίες μικροβιακών κυψελών καυσίμου, συμπεριλαμβανομένης της εργασίας στο εργαστήριό του, αναπτύσσει τρόπους επεξεργασίας λυμάτων, ενώ παράλληλα παράγει ηλεκτρισμό για την τροφοδοσία αυτής της διαδικασίας.
Αυτό το πείραμα όχι μόνο θα διερευνήσει πώς Σουανέλλα αποδίδει σε μικροβαρύτητα, αλλά επίσης θα αναλύσει πώς τα βιοφίλμ - τη μορφή με την οποία Σουανέλλα θα μεγαλώσει - αντιδρά στο διαστημικό περιβάλλον. Χάρη σε ένα σύνολο ειδικών καμερών, οι ερευνητές θα έχουν πρόσβαση σε τρισδιάστατη προβολή του βιοφίλμ και μπορούν να παρακολουθούν τυχόν αλλαγές.
Γιατί η NASA ενδιαφέρεται τόσο πολύ για αυτούς τους οργανισμούς; Οι μικροβιακές κυψέλες καυσίμου είναι ένας εξαιρετικός τρόπος επεξεργασίας λυμάτων. Μπορούν να αντισταθμίσουν τις ανάγκες ενέργειας παράγοντας ταυτόχρονα ηλεκτρική ενέργεια κατά την επεξεργασία των αποβλήτων. Καθώς οι άνθρωποι ξεκινούν μελλοντικές αποστολές μεγάλης διάρκειας, θα χρειαστούν υψηλότερο βαθμό αυτοσυντήρησης. Οι μικροβιακές υποβοηθούμενες διαδικασίες μπορούν να βοηθήσουν στην παροχή αυτού, ανέφεραν οι ερευνητές.
