Rymdresor kan orsaka mycket stress på människokroppen eftersom förändringen i gravitationen, strålning och andra faktorer skapar en fientlig miljö. Även om mycket är känt om hur olika delar av kroppen reagerar i rymden, hur lungorna påverkas av rymdfärd har fått lite uppmärksamhet förrän nu, säger forskare vid University of Texas Medical Branch i Galveston och Houston Methodist Research Institute.
Det kommer att förändras, fastän, när deras forskningsprojekt, som syftar till att växa lungor i rymden, når den internationella rymdstationen. UTMB och HMRI forskare säger att det de lär sig från studien kan få verkliga konsekvenser för astronauter, såväl som de som fortfarande finns på jorden, och kan leda till framtida behandlingar.
"Vi vet mycket om vad som händer i rymden med ben, muskel, hjärtat och immunförsvaret, men ingen vet mycket om vad som händer med lungorna, sa Joan Nichols, professor i internmedicin och mikrobiologi och immunologi, och biträdande direktör för forskning och verksamhet för Galveston National Laboratory vid UTMB. "Vi vet att det finns vissa problem med lungorna under rymdfärd, men det har inte undersökts närmare. Vi hoppas få reda på hur lungceller reagerar på förändringen i gravitationen och den extrema rymdmiljön, och då kan det hjälpa oss att skydda astronauter i rymden, såväl som lungorna hos vanliga människor här på jorden."
Denna undersökning representerar det tredje av fyra samarbetsprojekt som för närvarande är aktiva vid HMRI:s Center for Space Nanomedicine. Mitten, regisserad av Alessandro Grattoni, ordförande och docent vid institutionen för nanomedicin vid HMRI, fokuserar på utredning av nanoteknikbaserade strategier för medicin på jorden och i rymden. Forskningen stöds av Center for the Advancement of Science in Space, NASA och HMRI.
Forskare från UTMB och HMRI förberedde bioreaktorpåsar som inkluderar lungprogenitor- och stamceller och bitar av lungställningar. Ställningen är kollagen- och elastinramen på vilken lungceller växer. Space X lanserade framgångsrikt nyttolasten som innehåller dessa påsar den 14 augusti på sitt 12:e Commercial Resupply Services-uppdrag (CRS-12) från NASA:s Kennedy Space Center i Florida och förväntas anlända till den internationella rymdstationen den 16 augusti. Väl på ISS, cellerna förväntas växa på ställningen i en eftermonterad bioreaktor.
När lungcellerna har återvänt till jorden, forskare kommer att leta efter utvecklingen av fibros, vävnadernas struktur och immuncellers svar, bland annat förändringar och skador som kan uppstå på lungcellerna. Lungskador har visat sig accelerera i rymden, och det är genom nära studier av dessa celler som terapeutika förhoppningsvis kan utvecklas.
Nichols och Dr Joaquin Cortiella, en professor och chef för Lab of Tissue Engineering and Organ Regeneration vid UTMB, har framgångsrikt odlat lungor i sitt labb i Galveston, men nu ska de se om astronauter kan göra detsamma utan gravitation. Jason Sakamoto, affiliate professor och tidigare medordförande för institutionen för nanomedicin vid HMRI, har tillämpat sin nya process för decellularisering av organ och nanoteknologibaserade leveranssystem för att stödja denna övergripande lungregenereringsinsats.
"Vi har erfarenhet av att arbeta med Center for the Advancement of Science in Space för att studera vår nanoteknik i aktion på den internationella rymdstationen, " sa Grattoni. "Men, vi är oerhört glada över att vara en del av denna kliniska studie, eftersom det kan spela en avgörande roll för hur vi närmar oss framtida rymdresor när det gäller att bevara astronauternas hälsa. Det vi lär oss under detta grundläggande experiment kan leda till science-fiction-liknande medicinska framsteg, där organregenerering blir verklighet både i rymden och här på jorden."
Forskare vid HMRI kommer att ta resultaten från UTMB och arbeta med att utveckla terapier som kan hjälpa astronauter, såväl som människor på jorden.
"Denna utforskning kommer att ge grundläggande insikter för den gemensamma utvecklingen av cellbaserade terapier för autoimmuna sjukdomar, hormonbrist och andra problem, sa Grattoni.
