Ett nytt experiment som syftar till att studera mekaniken hos amyloidfibriller - en typ av proteinaggregation förknippad med sjukdomar som diabetes, Alzheimers, och Parkinsons – började idag ombord på den internationella rymdstationen (ISS), ledd av ett team vid Rensselaer Polytechnic Institute.

Projektet designades av Amir Hirsa, professor i mekanik, flyg, och kärnteknik vid Rensselaer och medlem av Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies (CBIS). Han letade efter ett sätt att studera vätskedynamik utan störningar från de fasta väggarna i en behållare, vilket vanligtvis skulle vara nödvändigt för att hålla en vätska som studeras på jorden.

Konceptet, som Hirsa kallar en ringklippt droppe, kräver en mikrogravitationsmiljö, som den som finns i omloppsbana, där ytspänningen ensam kan hålla ihop en droppe vätska. Detta kommer att tillåta forskare att observera effekterna av stress på protein - i det här fallet:insulin.

"Vi försöker förstå denna speciella form av proteinaggregation, " sa Hirsa. "Och vi försöker ta bort komplikationen av kärnbildning av väggar."

Den ringklippta dropphårdvaran – byggd av NASA och dess entreprenörer, och inspirerad av Hirsas koncept – innehåller en spruta som doserar en stor droppe vätska som består av vatten och löst insulin. När det väl har utmatats, droppen fäster vid en tunn stationär ring på ena sidan av hårdvaran, och ytterligare en tunn ring på andra sidan som kan rotera. Den roterande ringen kan snurras för att klippa proteinet, avsevärt accelererar bildandet av amyloidfibriller. Detta tillvägagångssätt, forskare sa, möjliggör modellering av processer som sker i kroppen.

"En av de stora anledningarna till att du vill gå in på mikrogravitation är att, annat än ben, det finns inga riktigt solida gränssnitt i människokroppen, sa Joe Adam, en postdoktor i Hirsas labb. "Ytorna på dina celler, dina neuroner, och din hjärna, är flytande gränssnitt. Så, om vi kan få ett system som har fler av dessa flytande gränssnitt, det kommer att hjälpa oss att förstå vetenskapen bakom dessa fibrilleringsprocesser."

Forskare testade först detta koncept ombord på ISS sommaren 2019, och har sedan dess utfört ytterligare experiment på marken och i parabolflygningar för att hjälpa NASA-ingenjörer att göra betydande förbättringar av hårdvaran.

"Jag började med några första design, ändra geometrin för delar av den fysiska hårdvaran, sa Patrick McMackin, en doktorand i Hirsas labb. "Från mitt arbete, Det slutade med att NASA Marshall skapade några olika potentiella lösningar för hårdvaran, och det är vad de testade på sina egna parabolflygningar."

Förutom hårdvaruförbättringar, teamet reviderade också provformuleringen av insulinproteinet som kommer att testas ombord på ISS. Denna forskning fortsätter att göras i samarbete med, och med bidrag från, NASA:s George C. Marshall Space Flight Center.