Kan viktlöshet stoppa cancer från att växa? Ett av de nio forskningsprojekt som har fått klartecken för den nya Kina rymdstation som är planerad till 2022 är utformat för att svara på exakt denna fråga.

De unika laboratorieförhållanden som erbjuds av den internationella rymdstationen och den kinesiska rymdstationen (CSS) som ska lanseras möjliggör forskning om allt från ultraljudsdiagnostik i mikrogravitation till studier av kristalltillväxt.

Nu, när Kinas rymdstation är redo att påbörja forskningsprojekt runt 2022, det kommer att inkludera ett ovanligt cancerforskningsprojekt kallat "Tumours in Space, " ledd av en kanadensisk forskare baserad i Norge. Projektet kommer att undersöka rollerna för både mikrogravitation och kosmisk strålning i tumörtillväxt och -utveckling.

Projektet är inte bara ett av bara nio som valts ut av FN:s kontor för yttre rymdfrågor (UNOOSA) och China Manned Space Agency (CMSA) under deras program för att ge forskare från hela världen möjlighet att flyga experiment på CSS, det är den enda av de 9 utvalda som leds av en kvinna.

"Planen är att skicka tredimensionella stamcellsorganoider från både frisk vävnad och cancervävnad från samma person till rymden. Här ska vi studera mutationer och titta på hur cellens DNA påverkas av tyngdlöshet och kosmisk strålning. " säger Tricia L. Larose, Huvudutredare för projektet Tumörer i rymden vid fakulteten för medicin och hälsovetenskap vid Norges teknisk-naturvetenskapliga universitet (NTNU).

"På UNOOSA är vi stolta över att vårt partnerskap med China Manned Space Agency kommer att göra det möjligt för ett så intressant experiment att genomföras ombord på CSS, sa Simonetta Di Pippo, UNOOSA direktör. "Rymden öppnar ständigt upp nya gränser för mänskligheten att avancera, som detta projekt visar, som syftar till att hitta nya sätt att minska tumörer, en av vår tids främsta mördare."

Viktlösa tumörer

Experimentet kommer att förlita sig på tredimensionella cancertumörer, kallas organoider. Dessa organoider odlas från vuxna mänskliga stamceller, som är en sorts celler som kan dela sig i det oändliga och skapa olika typer av celler i det. Forskare har fulländat sin förmåga att odla organoider så att de faktiskt bildar små strukturer som efterliknar olika organ.

Tidigare cancerforskning som har bedrivits i rymden har använt enklare 2D-celler, som ger forskarna endast begränsad information. De 3D-organoider som kommer att användas i projektet ger bättre information, eftersom de är närmare sin naturliga form och de har egenskaper hos de organ som de har skapats för att efterlikna.

Laroses hypotes är att tillväxten av cancerorganoiderna kommer att sakta ner eller stanna när de inte påverkas av jordens gravitation. Tidigare forskning på tvådimensionella celler har visat att tyngdlöshet har en inverkan på genuttryck kopplat till tumörutveckling.

Identifiera cancercellsbrus

Mutationer i cancerceller lämnar ett slags fingeravtryck i cellernas DNA som kallas mutationssignatur; varje typ av cancer har sin egen.

"När vi tittar på mutationssignaturer i cancerceller, det finns mycket "brus." Bullret är något vi helt enkelt inte vet mycket om, " säger Larose. "En del av min experimentella process är att identifiera nya orsaker till det bruset, och en del av det kan vara gravitation"

Hennes teori är att en del av det okända "bruset" i cancercellerna finns där som ett resultat av gravitationen. Eftersom både friska celler och celler med cancer påverkas av gravitationen, forskarna borde kunna upptäcka detta i fingeravtrycken i alla våra celler.

"Jag letar efter det molekylära fingeravtrycket för gravitationskraften, " Hon sa, delvis för att det kan hjälpa till att förklara innebörden av en del av bruset i cancercellerna.

Larose säger att gravitationens mutationssignatur aldrig har studerats eller ens föreslagits som ett koncept.

Även om det inte finns någon gravitation i rymden, det finns kosmisk strålning. Experimentet ska också testa hur kosmisk strålning påverkar de friska organoidernas DNA och om detta leder till mutationer och cancer.

De olika orsakerna till cancer, som rökning, UV-strålning och joniserande strålning, lämnar också mutationssignaturer. Att identifiera mutationssignaturer från cancerframkallande exponeringar kan användas för riskförutsägelse, och för att bättre förstå cancer etiologin, leder så småningom till bättre diagnostik och terapi.

"Min markbaserade forskning med joniserande strålning kommer också att hjälpa oss att förstå biverkningarna av strålbehandling för cancerpatienter på jorden, " Hon sa.

Bedömning av cancerrisk för astronauter

Laroses studier av kosmisk strålning kommer också att hjälpa till att förstå cancerrisken för astronauter på långvariga uppdrag i rymdstationen, eller längre resor, som till Mars.

"Den största utmaningen med mänsklig rymdfärd och utforskning för långvariga uppdrag till Mars och bortom, är cancerrisken för besättningen på grund av exponering av kosmisk strålning. Genom att identifiera mutationssignaturen för kosmisk strålning och jämföra den med den kända signaturen för joniserande strålning, vi kanske bättre kan förutsäga risker och skydda besättningen på ett långvarigt rymduppdrag", säger Larose.

Marianne K. Vinje Tantillo, chef för mänsklig rymdflygning och utforskning vid norska rymdstyrelsen, säger Laroses förslag tar upp frågor som behöver besvaras.

"Om du ska ut i rymden, du behöver lösa strålningsproblem, och det här är ett steg mot att göra det, " sa hon. "Oavsett om den kretsar runt månen, eller resa till Mars, du behöver veta om strålning om du vill överleva hälsosamt från resan.

Tantillo sa att Laroses forskning också kan vara en samlingspunkt för att bygga norska nätverk för rymdforskning, samt att så fröet för tillväxten av nya industrier.

"I det långa loppet, detta kan vara ett nytt område där Norge kan utveckla tekniken, " sa hon. "Tänk strålningsövervakning, eller andra typer av sensorteknik som kan användas för att räkna ut exponering, eller teknik för att skydda astronauterna från strålning."

Söker efter skillnader från gravitation och kosmisk strålning

I experimentet på rymdstationen, en uppsättning organoider kommer att utsättas för både kosmisk strålning och viktlöshet.

En annan uppsättning organoider kommer att placeras i en centrifug för att utsätta dem för gravitation som liknar vad de upplever på jorden, vilket innebär att de bara utsätts för kosmisk strålning.

En tredje uppsättning celler kommer bara att utsättas för viktlöshet eftersom de kommer att placeras i en låda som skyddar dem från kosmisk strålning.

"Om vi ​​kan identifiera hur mycket av det okända "bruset" som beror på gravitationen, det blir också lättare att identifiera resten av de okända faktorerna. Kanske kan vi komma ett steg närmare att förstå cancer och hitta nya sätt att bekämpa sjukdomen, " hon säger.

Larose kommer att genomföra flera års förberedande forskning på jorden innan tumörexperimentet lanseras med rymdstationen.

Dessa resultat kommer att fungera som referenspunkter och kontroller, men har också ett egenvärde. Resultatet av denna forskning kommer att vara av betydelse för cancerpatienter, och särskilt i förhållande till de biverkningar som är förknippade med strålning.

Endast kvinnlig huvudutredare

United Nations Office for Outer Space Affairs och China Manned Space Agency valde bara nio projekt från 42 sökande från 27 olika länder. Som ett av de nio utvalda projekten, Tumörer i rymden, ledd av Larose, är det enda projektet med en kvinnlig huvudutredare.

"Vi är stolta över att stödja en kvinnlig forskare att leda detta projekt, eftersom vårt kontor också fokuserar på att öka kvinnors deltagande i rymdsektorn och i STEM-sektorer mer allmänt, ", sa UNOOSA-direktör Di Pippo.