Den 4 maj, ett National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS)-stödda vävnadschipsystem med direkta kliniska tillämpningar för hälsotillstånd här på jorden lanserades på SpaceX CRS 17/Falcon 9-raketen.

Hundratals miljoner människor världen över lider av artros (OA), och det finns för närvarande inga sjukdomsmodifierande läkemedel som kan stoppa eller vända utvecklingen av artrose – endast smärtstillande medel för kortvarig symtomatisk lindring. Miljontals friska unga till medelålders individer utvecklar posttraumatisk artros (PTOA) som ett resultat av en traumatisk ledskada, som en rivning av det främre korsbandet eller menisken, särskilt hos unga kvinnor som idrottar. Träningsrelaterade skador sägs också vara vanliga källor till ledskador för besättningsmedlemmar som bor ombord på den internationella rymdstationen (ISS), och redan existerande ledskador kan också påverka astronauternas prestanda i rymden. Dessa tillstånd förvärras och förvärras av exponering av besättningsmedlemmar för viktlöshet och strålning på ISS.

Efter en traumatisk ledskada, det sker en omedelbar uppreglering av inflammatoriska proteiner som kallas cytokiner i ledvätskan, proteiner som huvudsakligen utsöndras av celler i ledens synoviala slemhinna. När mekaniskt trauma på brosket orsakat av den initiala skadan åtföljs av cytokininträngning i brosket, nedbrytning av brosk och subkondralt ben under veckor och månader utvecklas ofta till fullblåst, smärtsam PTOA om 10-15 år.

Att studera PTOA på jorden och i rymden, utredare vid MIT under ledning av professor Alan Grodzinsky har utvecklat ett brosk-ben-synovium mikrofysiologiskt system där primärt mänskligt brosk, ben, och synoviumvävnader (erhållna från givarbanker) samodlas i flera veckor. Under kulturen, utredare kan övervaka intracellulära och extracellulära biomarkörer för sjukdomar med hjälp av kvantitativa experimentella och beräkningsbaserade metabolomics och proteomics analyser, tillsammans med detektion av sjukdomsspecifika fragment av vävnadsmatrismolekyler. Dessutom, detta samodlingssystem tillåter utredare att testa effekterna av potentiella sjukdomsmodifierande läkemedel för att förhindra brosk- och benförlust på jorden och i rymden.

Experiment ombord på ISS använder en Multi-purpose Variable-G-plattform, tillverkad av Techshot Inc., att studera effekterna av mikrogravitation och joniserande strålning på ett knävävnadschip framställt med hjälp av brosk-ben-synoviumvävnader säkrade på ett biokompatibelt material. Plattformen möjliggör automatisk överföring och insamling av näringsmedier för testförhållanden med och utan sjukdomsmodifierande läkemedel, inklusive tester med ett kontrollsystem med en gravitation.

Dessa undersökningar på jorden och i ISS har potential att leda till upptäckten av behandlingar och behandlingsregimer som, om det administreras omedelbart efter en ledskada, kan stoppa utvecklingen av OA-sjukdom innan den blir irreversibel. Målet är att behandla grundorsaken till PTOA och förhindra permanent ledskada, snarare än att maskera symtomen med smärtstillande läkemedel senare i livet, som nu görs.

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.