ينتج البروتين TM4SF1 (الأخضر) بكميات كبيرة من الخلايا البطانية ، والتي تبطن الأوعية الدموية في الجسم. تدرس تجربة محطة فضاء جديدة نمو الخلايا البطانية ورد فعلها تجاه دواء مضاد للورم.
(الصورة: © Angiex)
تستهدف شركة SpaceX يوم 29 حزيران (يونيو) باعتباره تاريخ الإطلاق لمهمة إعادة الشحن القادمة إلى محطة الفضاء الدولية. في الساعة 5:41 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة (0941 بتوقيت جرينتش) ، ستنطلق سفينة شحن دراجون المستخدمة سابقًا من محطة كيب كانافيرال الجوية ، لنقل مجموعة جديدة من التجارب البحثية والإمدادات إلى الموقع المداري.
ستمثل هذه الرحلة الإطلاق الثاني عشر هذا العام لـ SpaceX ومهمتها الخامسة عشرة لإعادة توريد البضائع. في مؤتمر هاتفي عبر وسائل الإعلام في 11 يونيو ، قدمت وكالة ناسا عرضًا للأحمال البحثية المتوقع تسليمها إلى المحطة في وقت لاحق من هذا الشهر.
وقال ديفيد برادي ، مساعد عالم البرامج في برنامج محطة الفضاء الدولية في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا ، خلال المؤتمر عن بعد "إن البحث المقدم هنا اليوم يمثل فقط بضع مئات من التجارب التي ستدعمها مهمة إعادة شحن البضائع". [محطة الفضاء الدولية: من الداخل والخارج (رسم توضيحي)]
فيما يلي نظرة على بعض العلوم الغريبة على متن مركبة الفضاء دراجون ، والتي تشمل دواءًا جديدًا لمكافحة السرطان ، واستقصاء بحثي عن القوارض ، وإلقاء نظرة على كيفية تفاعل الطحالب والبكتيريا مع بيئة الفضاء. (بالإضافة إلى ذلك ، يرسلون كرة droid عائمة ودية.
استهداف الأورام
يأمل بول جامينت ، عالِم الفيزياء الفلكية السابق بجامعة هارفارد ، أن يصبح رائد أعمال ، ويأمل كبير علماءه ، شو تشينج جامينت ، في اختبار ما يمكن أن يكون تقدمًا كبيرًا عندما يتعلق الأمر بعلاج السرطان. تستكشف تجربتهم ، التي يطلق عليها Angiex ، كيف تستجيب الخلايا البطانية - أي الخلايا التي تبطن الأوعية الدموية في الجسم - ليس فقط للجاذبية الصغرى ولكن أيضًا لعقار جديد يستهدف الورم.
على الأرض ، أثبت العلاج فعاليته بشكل لا يصدق في الفئران. لا يستهدف الدواء الأورام فقط ولكن أيضًا الأوعية الدموية التي تدعمها. مثل الخلايا السليمة في حالات النوبة القلبية أو السكتة الدماغية ، عندما تموت الأوعية الدموية المتصلة بالورم ، يموت الورم معها.
على الرغم من نجاحه المؤكد ، إلا أن أحد أكبر المخاوف بشأن الدواء هو السلامة. ولأنه يستهدف كلًا من الأورام والأوعية الدموية الداعمة لها ، يرغب الباحثون في التأكد من أنها لا تتلف الأوعية الدموية السليمة في هذه العملية. وأوضح جيمينت "نريد بشدة علاج سرطان الناس ، لكننا لا نريدهم أن يموتوا بسبب أمراض القلب والأوعية الدموية من دوائنا".
أحد التحديات هو أنه لا يوجد نموذج جيد لتربية الخلايا المختبرية للأوعية الدموية. لذا ، لفهم كيفية عمل الأوعية الدموية ، عليك القيام بدراسات حية على الحيوانات الحية. قال جامينت "ولا يمكنك أن ترى داخل الزنازين بشكل جيد للغاية". وهنا يأتي دور المحطة الفضائية - عندما ينمو هذا النوع من الخلايا في الجاذبية الصغرى ، فإنه يعمل أكثر مثل الخلايا الموجودة في الأوعية الدموية الحقيقية على الأرض ، وفقًا لصفحة مشروع ناسا.
أظهر العمل السابق أن الخلايا البطانية لا تنمو بشكل جيد في الفضاء. لذا ، ستستكشف هذه التجربة أيضًا كيفية نمو الخلايا البطانية في بيئة الجاذبية الصغرى وقياس كيفية استجابة هذه الخلايا للعلاج.
وقال جيمينت خلال المكالمة "سنعالج هذه الخلايا في الفضاء باستخدام دوائنا. يمكننا أن نرى ما إذا كانت الاستجابة للدواء مختلفة في الجاذبية الصغرى عما هي عليه على الأرض". "وإذا كان الأمر كذلك ، فسيكون ذلك حقًا علم الأحياء المثير للاهتمام".
التكيف مع رحلة الفضاء
كجزء من مهمة CRS-15 ، سيطير طاقم مكون من 20 رائد فضاء شجاعًا إلى محطة الفضاء لمساعدة الباحثين على فهم اتصال القناة الهضمية بشكل أفضل. يعرف الباحثون أن مجموعة البكتيريا في أمعائك لها تأثير على صحتك العامة. عندما تصبح البعثات أطول وتغامر البشرية في الفضاء ، من الضروري أن نفهم كيف يؤثر الطيران الفضائي على الميكروبيوم البشري.
فريد تورك ومارتا فيتاترينا ، الباحثان من جامعة نورث وسترن ، هما الباحثان الرئيسيان لمهمة البحث -7 ، التي ستستكشف كيف تؤثر بيئة الفضاء على مجتمع الكائنات الحية الدقيقة - الميكروبات المدبلجة - في الجهاز الهضمي للفئران.
مازالت فيتاترينا مازحة خلال المؤتمر الهاتفي: "من الصعب أن تتخيل كيف يمكنك أن تكون متحمسًا بشأن عينات البراز." "لكن صدقوني ، نحن متحمسون حقًا لعينات البراز." ومضت لتشرح أن فحص البكتيريا في عينات البراز طريقة جيدة لرسم أنواع البكتيريا الموجودة في القناة الهضمية نفسها.
هذه أطول تجربة لرحلات الفضاء للقوارض حتى الآن ، مما يسمح للباحثين بالنظر إلى التغييرات طويلة المدى استجابة لرحلات الفضاء. لكنهم لا ينظرون فقط إلى الميكروبيوم في الجهاز الهضمي. سوف يبحثون أيضًا في مجموعة متنوعة من الأنظمة الفسيولوجية الأخرى المعروفة باستجابتها أو التأثير على استجابة الميكروبات المعوية - مثل الجهاز المناعي ، والتمثيل الغذائي والإيقاع اليومي ، والذي يؤدي الأخير إلى النوم.
وقال الباحثون إنهم يأملون أن تقدم هذه الدراسة صورة أكثر شمولاً لكيفية تفاعل هذه الأنظمة المختلفة وكيف تستجيب لبيئة الفضاء. [لماذا نرسل الحيوانات إلى الفضاء؟]
طعام الفضاء في المستقبل
عندما تصبح المهمات أطول ، وننتقل إلى الفضاء الخارجي ، ستحتاج الطواقم إلى القدرة على زراعة طعامهم. سيؤدي ذلك إلى تقليص الإمدادات التي سيجلبونها ، كما أن له فوائد صحية. مع إضافة غرف نمو نبات الخضروات في محطة الفضاء ، لدى وكالة ناسا طريقة لضمان وصول أطقم الطعام إلى الأطعمة الطازجة ، والتي تتكون في الغالب من الخس.
لكن هذا قد يتغير قريبًا بعد أن أرسل مارك سيتلز من جامعة فلوريدا شحنة من الفضاء الطحالب إلى الموقع المداري.
لماذا الطحالب؟ وقال الباحثون إنه بالإضافة إلى كونه مصدرًا غذائيًا محتملاً ، فإن الطحالب مفيدة أيضًا كمواد وسيطة قائمة على المواد البيولوجية (بمعنى أنه يمكن استخدام النبات في تصنيع مواد مثل البلاستيك والورق).
الطحالب فعالة بشكل لا يصدق في استخدام ظروف الإضاءة منخفضة الكثافة لعملية التمثيل الضوئي - مثالية للنمو في المدار. ومع ذلك ، هناك مصدر قلق كبير: معظم أنواع الطحالب تنمو بشكل أفضل في السائل ، لكن السوائل لا تتصرف كما هي في الفضاء كما تفعل على الأرض.
وأوضح سيتلز أن الطاقم سيحاول زراعة عدة سلالات من الطحالب في أكياس بلاستيكية قابلة للتنفس داخل غرف نمو نبات الخضروات الموجودة بالفعل على متن المحطة الفضائية. سيتم إرجاع عينات من الطحالب الحية إلى الأرض في نهاية المهمة ، حتى يتمكن الفريق من دراسة وتحديد الجينات التي تساعد الطحالب على النمو بشكل أفضل في الجاذبية الصغرى. من خلال تحديد الجينات المرتبطة بنمو أسرع ، يأملون في نهاية المطاف في هندسة الطحالب من أجل الإنتاج الضخم في الفضاء. [نباتات في الفضاء: صور فوتوغرافية لرواد الحدائق]
معالجة نفايات أكثر فعالية
كجزء من تجربة Micro-12 ، يرسل جون هوجان وعلماء آخرون في مركز أبحاث أميس التابع لناسا مجموعة من Shewanella البكتيريا إلى محطة الفضاء. منتشر في جميع أنحاء الجسم ، Shewanella البكتيريا لا تشكل أي ضرر لرواد الفضاء. توجد عادة في أماكن مثل الجهاز الهضمي وكذلك على سطح أسنانك.
يمكن أن تنمو هذه الكائنات الحية على أقطاب معدنية وتحول النفايات العضوية (مثل البول) إلى طاقة كهربائية. قال هوجان إن البحث في تقنيات خلايا الوقود الميكروبية ، بما في ذلك العمل في مختبره ، يطور طرقًا لمعالجة مياه الصرف الصحي بينما يعمل أيضًا على توليد الكهرباء لتشغيل هذه العملية.
لن تستكشف هذه التجربة الطريقة فقط Shewanella يعمل في الجاذبية الصغرى ، ولكنه سيحلل أيضًا كيفية استخدام الأغشية الحيوية - الشكل الذي يتم فيه Shewanella سوف تنمو - تتفاعل مع بيئة الفضاء. بفضل مجموعة من الكاميرات الخاصة ، سيتمكن الباحثون من الوصول إلى عرض ثلاثي الأبعاد للبيوفيلم ويمكنهم مراقبة أي تغييرات.
لماذا تهتم وكالة ناسا بهذه الكائنات الحية؟ تعتبر خلايا الوقود الميكروبية طريقة ممتازة لمعالجة مياه الصرف الصحي. يمكنهم تعويض احتياجات الطاقة عن طريق إنتاج الكهرباء في نفس الوقت أثناء معالجة النفايات. بينما يشرع البشر في مهام طويلة الأمد في المستقبل ، سيحتاجون إلى درجة أعلى من الاستدامة الذاتية. وقال الباحثون إن العمليات المدعومة بالميكروبات يمكن أن تساعد في توفير ذلك.
