U julu 1969. Nil Armstrong je postao prvi astronaut koji je hodao po Mesecu. Misija Apolo 11 trajala je oko četiri dana. Sada više od 50 godina kasnije, astronauti prave mnogo duža putovanja u svemir i gledaju unapred na potencijal za još duže svemirske letove koji bi mogli da drže astronaute u svemiru mesecima i godinama. Ta mogućnost donosi novi fizički izazov sa kojim se astronauti suočavaju: gubitak vida.
„Kada idu u duge misije u svemiru koje traju duže od šest meseci, skoro 70% astronauta ima nešto što se zove neuro-okularni sindrom povezan sa svemirskim letovima“, rekao je dr Tasnim Šarma, docent oftalmologije na Univerzitetu Indijana. Lek. „Na Zemlji, gravitacija povlači cerebralnu kičmenu tečnost nadole iz mozga i iza oka. Ali u situacijama u svemiru gde nema gravitacije, to se ne dešava. Postoji pomeranje tečnosti i promena pritiska te tečnosti u Kako astronauti provode sve duže i duže u mikrogravitaciji, tada se ta tečnost povećava u mozgu i može da utiče na njihove oči, menjajući fokus oka kako se dešava spljoštenje sa zadnje strane oka.“
Šarma je rekao da kada se ta promena dogodi, menja se i vid astronauta, zbog čega su im potrebne naočare za čitanje ili druge intervencije. Zahvaljujući grantu iz 2019. godine NASA-inog Translacionog istraživačkog instituta za zdravlje svemira (TRISH), Šarma je razvio način da testira različite promene pritiska na zadnjem delu oka kako bi proučavao ove efekte.
„Imam model ljudskog oka i koristim oči donora od ljudskih pacijenata“, rekao je Šarma. „Stavili smo ga u sistem i oponašamo taj povećani pritisak u različitim regionima oka i vidimo šta se dešava.“
Šarma je prvo studirao biomedicinsko inženjerstvo na Univerzitetu Teksas kao student. Dok je bila na stažiranju za inženjerstvo tkiva rožnjače, počela je da uči više o istraživanju oka i na kraju odlučila da nastavi doktorat. na Univerzitetu Severni Teksas. Usredsredila se na glaukom, stanje u kome se nerv koji povezuje oko sa mozgom oštećuje, što dovodi do slepila.
„Oko je deo mozga i čini centralni nervni sistem“, rekao je Šarma. „Možemo da uradimo mnogo testiranja očima bez potrebe da bilo šta ubrizgavamo u mozak. To je čitava oblast koja nam omogućava dostupnost tkiva za mnoge druge jedinstvene eksperimente.“
Nakon što je doktorirala, Šarma je završila postdoktorske programe na Univerzitetu u Ajovi i Univerzitetu Severni Teksas. Njen rad tamo je uključivao proučavanje očiju donatora tako što je oko presekao na pola i održavao prednji deo oka živim da bi testirao terapije glaukoma. Tada je Šarma imao novu ideju da zadrži pozadinu oka za druge studije.
„U to vreme niko zaista nije mogao da uzme ljudsku mrežnjaču i da je održi u životu tokom dužeg perioda, jer je to tkivo koje zahteva visoku energiju“, rekao je Šarma. „Nismo mogli stvarno da testiramo nijednu terapiju ili da radimo dugoročna istraživanja o tome. U suštini smo odbacivali zadnji deo oka kada smo želeli da uradimo eksperiment sa prednjim delom oka. Tako sam nacrtao gomilu dijagrama i imao Rođak koji je u to vreme bio mašinski inženjer pomogao mi je da napravim 3D dizajn za sistem sa perfuzijom pod pritiskom kako bi taj deo oka duže ostao živ.“
Kreiranje modela bilo je teže nego što je Šarma očekivao. Zadnji deo oka doživljava drugačiji pritisak nego unutar oka, održavati dve komore pod pritiskom bilo je izazovno ponovo stvoriti. Nakon stotina pokušaja modela tokom godinu i po dana, Šarma je konačno pronašao onaj koji je radio, nazvan Translaminarni autonomni sistem.
„Bio sam u redu, ovo je model. Imam ga. Šta da radim s njim?“ rekao je Šarma. „Stavio sam opis svog modela na NASA veb stranicu koju sam pronašao, a otprilike šest meseci kasnije, dobio sam telefonski poziv od TRISH-a.
TRISH je deo NASA-inog programa istraživanja ljudi, fokusiranog na istraživanje i razvoj novih pristupa za smanjenje rizika od dugotrajnih misija istraživanja svemira, uključujući NASA-ino putovanje na Mars. Kada je TRISH otkrio Šarmin model ljudskog oka, pitali su je da li se može koristiti za proučavanje neuro-okularnog sindroma povezanog sa svemirskim letovima. Šarma je na kraju dobila grant od TRISH-a za proučavanje sindroma 2019. Ubrzo nakon toga, pridružila se fakultetu na Medicinskom fakultetu IU, a njen tim je objavio rezultate svojih studija u Nature u oktobru 2022.
„Ovde na Zemlji, kada sedim, imam drugačiji pritisak u mozgu nego kada stojim ili ležim i spavam“, rekao je Šarma. „Ali u svemiru postoji mikrogravitacija, koja izaziva konstantan pritisak koji se ne menja tokom vremena. To je ono što smo pokušali da oponašamo sa modelom i otkrili smo da postoje degenerativne promene u oku sa tim blagim, konstantnim intrakranijalnim pritiskom preko vreme. Nerv koji povezuje oko sa mozgom takođe menja oblik, a videli smo što smo više menjali ugao tog nerva, to je veća degeneracija u oku.“
Kod astronauta, Šarma je rekao da je NASA otkrila da mnogi od njih imaju neku vrstu horoidalnih nabora, retinalnih nabora i drugih kliničkih nalaza u očima, ali su uglavnom njihovi simptomi blagi.
„Ako su samo u niskoj Zemljinoj orbiti ili na međunarodnoj svemirskoj stanici, ovi efekti neće postati značajni sve dok astronauti ne budu imali misiju koja je velika od šest meseci“, rekao je Šarma. „Ali onda, ako govorimo o dugoročnoj misiji, više od 6 meseci, kao što su misije Artemis na površini Meseca, ili misije na Mars, značajne promene u viziji mogu biti kritična situacija za misiju.
Šarma je trenutno u procesu apliciranja za novi grant preko NASA-e za nastavak istraživanja, nadajući se da će se sledeće fokusirati na testiranje drugih situacija koje bi mogle da utiču na oči astronauta, poput načina na koji različiti suplementi ili antioksidansi mogu da pomognu. Mogla je da testira druge uslove okoline kao što su visok ugljen-dioksid i visok sadržaj soli u modelu. U budućnosti, postoji čak i mogućnost da se u budućnosti uradi pretkliničko testiranje za astronaute, kao što je uzimanje uzoraka krvi ili ćelija pre i posle leta za generisanje matičnih ćelija astronauta i neurona mrežnjače da bi se testirale specifične terapije ili suplementi koji bi mogli da deluju posebno za njihovu biologiju.
„Koristeći matične ćelije, uspeli smo da stvorimo neurone mrežnjače koje bismo na kraju mogli da stavimo u ljudsko oko, a zatim izmerimo funkciju mrežnjače i drugih delova“, rekao je Šarma.
Njen tim takođe sarađuje sa Univerzitetom Loma Linda za studije radijacije i lunarnim Zebro timom sa Tehnološkog univerziteta Delft u Holandiji kako bi poslali oči donatora na Mesec na lunarnom roveru kako bi proučavali promene u oku na različitim delovima Meseca.
„Postoji toliko različitih oblasti koje treba razmotriti sa ovim eksperimentima“, rekao je Šarma. „NASA želi nove i sveže ideje jer se fokusiraju na dugoročna istraživanja svemira. To je uzbudljivo polje za učešće.“
