Het eiwit TM4SF1 (groen) wordt in grote hoeveelheden geproduceerd door endotheelcellen, die de bloedvaten van het lichaam bekleden. Een nieuw ruimtestationexperiment onderzoekt de groei van endotheelcellen en hun reactie op een antitumormedicijn.
(Afbeelding: © Angiex)
SpaceX richt zich op 29 juni als lanceringsdatum voor zijn volgende vrachtbevoorradingsmissie naar het internationale ruimtestation ISS. Om 5:41 uur EST (0941 GMT) zal een eerder gebruikt Dragon-vrachtschip opstijgen vanaf het Cape Canaveral Air Force Station en een nieuwe batch onderzoeksexperimenten en voorraden naar de buitenpost van de baan brengen.
Deze vlucht markeert de 12e lancering dit jaar voor SpaceX en de 15e algemene missie voor het bevoorraden van vracht. Tijdens een mediateleconferentie op 11 juni gaf NASA een voorbeeld van de onderzoeksladingen die naar verwachting later deze maand aan het station zullen worden geleverd.
"Het onderzoek dat hier vandaag wordt gepresenteerd, vertegenwoordigt slechts een paar van de honderden experimenten die zullen worden ondersteund door deze missie voor het bevoorraden van vracht", zei David Brady, assistent-programmawetenschapper voor het International Space Station Program bij NASA's Johnson Space Center, tijdens de teleconferentie. [The International Space Station: Inside and Out (Infographic)]
Hier is een blik op enkele van de vreemde wetenschap aan boord van het Dragon-ruimtevaartuig, waaronder een nieuw medicijn tegen kanker, een onderzoek naar knaagdierenonderzoek en een blik op hoe algen en bacteriën reageren op de ruimteomgeving. (Bovendien sturen ze een vriendelijke zwevende droidbal.
Gericht op tumoren
Paul Jaminet, een voormalige astrofysicus van Harvard, werd ondernemer en zijn hoofdwetenschapper, Shou-Ching Jaminet, hoopt te testen wat een belangrijke doorbraak zou kunnen zijn als het gaat om de behandeling van kanker. Hun experiment, genaamd Angiex, onderzoekt hoe endotheelcellen - dat wil zeggen cellen die de bloedvaten in het lichaam bekleden - niet alleen reageren op microzwaartekracht, maar ook op een nieuw medicijn tegen tumoren.
In de praktijk is de therapie ongelooflijk effectief gebleken bij muizen. Het medicijn richt zich niet alleen op tumoren, maar ook op de bloedvaten die ze ondersteunen. Net als gezonde cellen in geval van een hartaanval of beroerte, wanneer de bloedvaten die zijn verbonden met een tumor afsterven, sterft de tumor mee.
Ondanks het bewezen succes is veiligheid een van de grootste zorgen bij het medicijn. Omdat het zowel op tumoren als op de ondersteunende bloedvaten is gericht, willen de onderzoekers ervoor zorgen dat ze daarbij geen gezonde bloedvaten beschadigen. "We willen heel graag de kanker van mensen genezen, maar willen niet dat ze door ons medicijn aan hart- en vaatziekten overlijden", legt Jaminet uit.
Een van de uitdagingen is dat er geen goed in vitro celkweekmodel is voor bloedvaten. Dus om te begrijpen hoe bloedvaten functioneren, moet je in vivo onderzoeken doen naar levende dieren. 'En je kunt niet goed in de cellen kijken,' zei Jaminet. En dat is waar het ruimtestation in het spel komt - wanneer dit type cel in microzwaartekracht wordt gekweekt, gedraagt het zich meer als die in echte bloedvaten op de grond, volgens de NASA-projectpagina.
Eerder werk heeft aangetoond dat endotheelcellen niet zo goed groeien in de ruimte. Dit experiment zal dus verder onderzoeken hoe endotheelcellen groeien in een microzwaartekrachtomgeving en meten hoe die cellen reageren op de behandeling.
"We zullen deze cellen in de ruimte behandelen met ons medicijn. We kunnen zien of de reactie op het medicijn in microzwaartekracht anders is dan op de grond", zei Jaminet tijdens het gesprek. 'En als dat zo is, dan zou dat een heel interessante biologie zijn.'
Aanpassen aan ruimtevlucht
Als onderdeel van de CRS-15-missie zal een team van 20 dappere snorrenauten naar het ruimtestation vliegen om onderzoekers te helpen de hersen-darmverbinding beter te begrijpen. Onderzoekers weten dat de bacteriepopulatie in je darmen van invloed is op je algehele gezondheid. Naarmate missies langer worden en de mensheid verder de ruimte in gaat, is het essentieel dat we begrijpen hoe ruimtevlucht het microbioom van mensen beïnvloedt.
Fred Turek en Martha Vitaterna, onderzoekers van de Northwestern University, zijn de belangrijkste onderzoekers van de missie Rodent Research-7, die zullen onderzoeken hoe de ruimteomgeving de gemeenschap van micro-organismen - genaamd microbiota - in het maagdarmkanaal van muizen beïnvloedt.
'Het is moeilijk voor te stellen hoe je opgewonden kunt raken over fecale monsters', grapte Vitaterna tijdens de teleconferentie. 'Maar geloof me, we zijn erg enthousiast over fecale monsters.' Ze legde verder uit dat het onderzoeken van bacteriën in fecale monsters een goede manier is om de soorten bacteriën in de darmen zelf in kaart te brengen.
Dit is tot nu toe het langste ruimtevluchtexperiment voor knaagdieren, waardoor onderzoekers kunnen kijken naar wat de langetermijnveranderingen zijn als reactie op ruimtevluchten. Maar ze kijken niet alleen naar het microbioom van het maagdarmkanaal. Ze zullen ook kijken naar een verscheidenheid aan andere fysiologische systemen waarvan bekend is dat ze reageren of de reactie van het darmmicrobioom beïnvloeden, zoals het immuunsysteem, het metabolisme en het circadiane ritme, waarvan de laatste de slaap stimuleert.
De onderzoekers zeiden dat ze hopen dat deze studie een uitgebreider beeld zal geven van hoe deze verschillende systemen met elkaar omgaan en hoe ze reageren op de ruimteomgeving. [Waarom sturen we dieren de ruimte in?]
Toekomstig ruimtevoedsel
Naarmate missies langer worden en we verder de ruimte in gaan, zullen bemanningen hun eigen voedsel moeten kunnen verbouwen. Als u dat wel doet, vermindert u de voorraden die ze zouden moeten brengen, en het heeft ook voordelen voor de gezondheid. Met de toevoeging van de Veggie plantengroeikamers op het ruimtestation, heeft NASA een manier om ervoor te zorgen dat bemanningen toegang hebben tot vers voedsel, dat tot nu toe voornamelijk bestond uit sla.
Maar dat kan snel veranderen nadat Mark Settles van de University of Florida een zending Space Algae naar de buitenpost in een baan om de aarde heeft gestuurd.
Waarom algen? Behalve dat het een potentiële voedselbron is, zijn algen ook nuttig als biobased grondstof (wat betekent dat de plant kan worden gebruikt bij de vervaardiging van materialen zoals plastic en papier), aldus de onderzoekers.
Algen zijn ongelooflijk efficiënt in het gebruik van lichtomstandigheden met lage intensiteit voor fotosynthese - perfect voor het kweken in de ruimte. Er is echter één grote zorg: de meeste algensoorten groeien het best in vloeistof, maar vloeistoffen gedragen zich in de ruimte niet hetzelfde als op aarde.
Settles legde uit dat de bemanning zal proberen om verschillende soorten algen te kweken in ademende, plastic zakken in de plantengroeikamers die al aan boord van het ruimtestation zitten. Aan het einde van de missie worden levende algenmonsters teruggebracht naar de aarde, zodat het team kan bestuderen en identificeren welke genen de algen het beste helpen groeien in microzwaartekracht. Door de genen te identificeren die geassocieerd zijn met snellere groei, hopen ze uiteindelijk de algen te engineeren voor massaproductie in de ruimte. [Plants in Space: Photos by Gardening Astronauts]
Effectievere afvalverwerking
Als onderdeel van het Micro-12-experiment sturen John Hogan en andere wetenschappers van NASA's Ames Research Center een batch van Shewanella bacteriën naar het ruimtestation. Alomtegenwoordig door het hele lichaam, Shewanella bacteriën zijn niet schadelijk voor de astronauten; ze worden vaak aangetroffen op plaatsen zoals het spijsverteringskanaal en op het oppervlak van uw tanden.
Deze organismen kunnen groeien op metalen elektroden en organisch afval (zoals urine) omzetten in elektriciteit. Hogan zei dat onderzoek naar microbiële brandstofceltechnologieën, inclusief werk in zijn laboratorium, manieren ontwikkelt om afvalwater te behandelen en tegelijkertijd elektriciteit maakt om dat proces aan te drijven.
Dit experiment zal niet alleen onderzoeken hoe Shewanella presteert in microzwaartekracht, maar analyseert ook hoe biofilms - het formaat waarin Shewanella zal groeien - reageren op de ruimteomgeving. Dankzij een set speciale camera's hebben de onderzoekers toegang tot een 3D-weergave van de biofilm en kunnen ze eventuele veranderingen volgen.
Waarom is NASA zo geïnteresseerd in deze organismen? Microbiële brandstofcellen zijn een uitstekende manier om afvalwater te zuiveren. Ze kunnen stroombehoeften compenseren door tegelijkertijd elektriciteit te produceren en afval te verwerken. Terwijl mensen aan toekomstige missies van lange duur beginnen, hebben ze een grotere mate van zelfredzaamheid nodig. Microbieel ondersteunde processen kunnen daarbij helpen, aldus de onderzoekers.
