• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Gnagare och en raket förde dessa forskardrömmar till rymden

    Emily Germain-Lee och Se-Jin Lee står i Lee-labbet på The Jackson Laboratory. Forskarna är forskarna bakom Rodent Research-19, som undersöker en föreslagen metod för att förhindra förlust av ben och muskler. Kredit:Jackson Laboratory

    Människokroppen utvecklades inom den konstanta kraften av jordens gravitation. För att förhindra ben- och muskelatrofi under vistelsen i rymden, astronauter måste träna varje dag. För forskare som studerar ben- eller muskelförlust som kan orsakas av sjukdomar, åldrande eller en stillasittande livsstil, mikrogravitationsmiljön ombord på den internationella rymdstationen är en unik plats för att utföra experiment som kan hjälpa oss att förstå hur kroppen fungerar.

    Djurmodeller som möss är avgörande för denna typ av mikrogravitationsforskning, tjänstgör som ämnen för Rodent Research-19 (RR-19), som undersöker en föreslagen metod för att förhindra förlust av ben och hålla musklerna starka och friska.

    RR-19, även känd som Mighty Mice in Space, undersöker myostatin och aktivin. Dessa molekylära signalvägar påverkar nedbrytningen av muskler och ben. Forskare studerar dem som möjliga mål för att hålla muskler och ben friska under rymdfärd, och förbättra återhämtningen efter en återkomst till jorden.

    Forskarna bakom denna forskning är Se-Jin Lee och Emily Germain-Lee från University of Connecticut School of Medicine. Lee och Germain-Lee har också möten på Jackson Laboratory och Connecticut Children's Medical Center, respektive. Lee och Germain-Lee, ett gift par, har arbetat tillsammans de senaste 10 åren på denna forskning, men årtionden av arbete har lett till experimentet med Mighty Mice.

    Lee och Germain-Lee träffades på college som studenter medan de studerade biokemi. Båda fortsatte med att ta avancerade examina och banade sina egna vägar inom forskning, Lee fokuserar på att studera muskler och Germain-Lee fokuserar på skelettsjukdomar. "Jag har satsat mycket av mitt liv på att ta hand om barn som har många tillstånd som påverkar deras skelett." sa Germain-Lee. "Deras ben kan vara brutna, men deras andar är det inte."

    Tjugo år sedan, Lees labb gjorde en upptäckt. Han upptäckte ny information om myostatins beteende och dess inverkan på muskeltillväxt. "Jag började tänka att mikrogravitation skulle vara den perfekta platsen för att utföra myostatinexperiment och sätta våra utvecklingsläkemedel på prov, " sa Lee.

    Myostatin begränsar vanligtvis muskeltillväxt. När du blockerar den, muskler kan växa mycket större än normal storlek. När Lee genetiskt modifierade möss för att helt sakna myostatin, deras muskler växte till två gånger normal storlek. Naturligt förekommande mutationer som orsakar blockering av myostatin har också gett bevis på proteinets kraft. Belgisk blå boskap, uppfödd i Europa efter andra världskriget för att tillgodose ökad efterfrågan på mer kött, var den första arten som identifierades med en naturligt förekommande mutation i myostatingenen.

    NASA-astronauten och Expedition 61-flygingenjören Jessica Meir installerar bentäthetsmätaren i ett EXPRESS (Expedite the PROcessing of Experiments to Space Station)-ställ placerat inuti den japanska Kibo-laboratoriemodulen. Bendensitometern möjliggör avbildning av gnagarben för experimentet Rodent Research-19 som undersöker två proteiner som kan förhindra muskel- och benförlust i rymden. Kredit:NASA

    Paret fortsatte att arbeta självständigt tills Germain-Lee hade en tanke. Hon märkte att hennes patienter med svaga skelett också ofta fortsatte med att ha svaga muskler. "Vi pratade en dag, och jag sa, "tänk om det här läkemedlet också kunde hjälpa till med benutveckling?", sa Germain-Lee.

    Det satte igång en ny omgång experiment. Paret samarbetade officiellt på labbbänken för att se om Lees upptäckt också kunde hjälpa Germain-Lees patienter med bristfällig bentäthet. De fann att detta läkemedel potentiellt skulle kunna gynna båda deras forskningsområden.

    Ett decennium senare, 40 år efter första mötet på college och 35 år in i deras äktenskap, kom en stor möjlighet. ISS U.S. National Laboratory skulle göra det möjligt för Lee att genomföra ett experiment liknande det som Lee hade tänkt på på 90-talet. "Inga experiment här på jorden kan jämnt simulera ben- och muskelförlust som mikrogravitation kan. Rymdstationen är den perfekta miljön för att kunna testa experimentella läkemedel för ben- och muskelförlust, " säger Germain-Lee. "Det är allt jag någonsin velat arbeta med allt i ett projekt. Det känns som att allt kom ihop i det här experimentet."

    Forskarna planerade en undersökning för att skicka 40 möss att leva i mikrogravitation ombord på den internationella rymdstationen med 40 jämförbara möss studerade på jorden som kontrollgrupp. Vissa av mössen är genetiskt modifierade för att inte producera något myostatin, medan andra är normala möss som får ett läkemedel som kan blockera myostatin, samt aktivin, som reglerar benmassan. Målet är att förbättra muskel- och benmassan samtidigt.

    Lee och Germain-Lee fick sin chans att köra experimentet i december 2019 med lanseringen av SpaceX:s 19:e laståterförsörjningsuppdrag till rymdstationen. På lanseringsdagen, paret tittade nervöst på raketen på plattan. När nedräkningen nådde noll, ögonblickets enorma omfattning drabbade Germain-Lee. "När man tittar på lanseringen, Jag började bara gråta. Och inte bara gråta lite. Jag började snyfta. Det måste ha varit känslan från 20 års arbete som alla kom ut på en gång, ", sa Germain-Lee. "Ur ett professionellt perspektiv, det är så givande att arbeta med något som jag vet kommer att gynna mina patienter. Ur ett personligt perspektiv, att göra det här med Se-Jin har varit oerhört tillfredsställande."

    I rymden, Astronauter använde Ben Densitometer för att se hur benen på mössen reagerade på mikrogravitation. "Under dagen, Jag kunde fokusera på andra saker, men när jag gick och la mig, allt jag kunde tänka på var de där mössen, " sa Germain-Lee. "Efter att kapseln kom tillbaka, vi fick vänta tills mössen var tillbaka i labbet."

    Rymdfarkosten SpaceX Dragon återvände till jorden i januari 2020, bära mössen bland de många forskningsundersökningarna och förnödenheterna från stationen. Med mössen hem, paret gick in i dataanalysläge. Resultaten ser lovande ut, och paret funderar redan på nästa steg och hur de ska bygga vidare på forskningen. Denna studie kan stödja utvecklingen av terapier för ett brett spektrum av tillstånd som orsakar muskel- och benförlust på jorden och i rymden. "Om detta blir verklighet som en behandling hos människor, det skulle vara en dröm som gick i uppfyllelse, säger Germain-Lee.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com