Studija objavljena u npj Microgravity, otkriva da je projektovano jedinjenje dato miševima na Međunarodnoj svemirskoj stanici (ISS) u velikoj meri sprečilo gubitak kostiju povezan sa vremenom provedenim u svemiru.
Studija, koju je vodio transdisciplinarni tim profesora na Univerzitetu Kalifornije u Los Anđelesu (UCLA) i Institutu Forsith u Kembridžu, Masačusets, ističe obećavajuću terapiju za ublažavanje ekstremnog gubitka kostiju usled dugotrajnog putovanja u svemir, kao i degeneracije mišićno-skeletnog sistema. na zemlji.
Gubitak kosti izazvan mikrogravitacijom dugo je bio kritična briga za dugoročne svemirske misije. Smanjeno mehaničko opterećenje zbog mikrogravitacije izaziva gubitak kostiju 12 puta većom brzinom nego na Zemlji. Astronauti u niskoj Zemljinoj orbiti mogu doživeti gubitak koštane mase do 1% mesečno, ugrožavajući zdravlje skeleta astronauta i povećavajući rizik od preloma tokom dugotrajnog svemirskog leta i kasnije u životu.
Trenutna strategija ublažavanja gubitka kostiju oslanja se na mehaničko opterećenje izazvano vežbanjem kako bi se promovisalo formiranje kostiju, ali je daleko od savršene za članove posade koji provode do šest meseci u mikrogravitaciji.
Vežbanje ne sprečava uvek gubitak kostiju, oduzima dragoceno vreme posadi i može biti kontraindikovano za određene vrste povreda. Studija, koju je vodio Chia Soo, MD, potpredsednik za istraživanje u Odeljenju za plastičnu i rekonstruktivnu hirurgiju, profesor na odeljenjima za hirurgiju i ortopedsku hirurgiju na UCLA David Geffen School of Medicine, istraživala je da li je sistemska isporuka molekula sličnog NELL-u-1 (NELL-1) može smanjiti gubitak kostiju izazvan mikrogravitacijom.
Otkrio ga je Kang Ting, DMD, DMSc na Institutu Forsith, NELL-1 je ključan za razvoj kostiju i održavanje gustine kostiju. Profesor Ting je takođe vodio brojne studije koje su pokazale da lokalna isporuka NELL-1 može regenerisati mišićno-skeletna tkiva kao što su kosti i hrskavica.
Sistemska isporuka NELL-1 na ISS-u zahteva od tima da minimizira broj injekcija. Ben Vu, DDS, dr. i Iulong Zhang, Ph.D. na Institutu Forsith poboljšao terapeutski potencijal NELL-1 produžavajući poluživot molekula sa 5,5 sati na 15,5 sati bez gubitka bioaktivnosti i biokonjugovao inertni bisfosfonat (BP) kako bi stvorio „pametan“ BP-NELL-PEG specifičniji molekul koji cilja na koštano tkivo bez uobičajenih štetnih efekata BP.
Modifikovani molekul su zatim opsežno procenili timovi Soo i Ting da bi se utvrdila efikasnost i bezbednost BP-NELL-PEG na zemlji. Otkrili su da je BP-NELL-PEG pokazao superiornu specifičnost za koštano tkivo bez izazivanja vidljivih štetnih efekata.
Da bi utvrdili praktičnu primenljivost BP-NELL-PEG-a u uslovima realnog svemira, istraživači su radili sa Centrom za unapređenje nauke u svemiru (CASIS) i Nacionalnom administracijom za aeronautiku i svemir (NASA) Ames kako bi se opsežno pripremili za SpaceKs CRS-11. misija na ISS, gde su astronauti Pegi Vitson, dr. i Jack D. Fisher, MS su sproveli studije.
Polovina ISS miševa je bila izložena mikrogravitaciji („TERM Flight“) tokom dugog perioda od devet nedelja da bi se simulirali izazovi dugotrajnog putovanja u svemir, dok su preostali miševi vraćeni na Zemlju 4,5 nedelje nakon lansiranja, za prvi ikad povratak živih životinja („LAR let“) miševa u istoriji SAD.
I TERM i LAR Flight grupe su tretirane ili sa BP-NELL-PEG ili sa fiziološkim rastvorom sa fosfatnim puferom (PBS). Ekvivalentna grupa miševa ostala je u Kenedijevom svemirskom centru i tretirana je na sličan način sa BP-NELL-PEG ili PBS-om da bi služila kao normalna kontrola Zemljine gravitacije („zemlja“).
I leteći i zemaljski miševi tretirani BP-NELL-PEG pokazali su značajno povećanje formiranja kostiju. Tretirani miševi u svemiru i na Zemlji nisu pokazali očigledne štetne efekte na zdravlje.
„Naši nalazi obećavaju ogromno obećanje za budućnost istraživanja svemira, posebno za misije koje uključuju produženi boravak u mikrogravitaciji“, rekao je glavni dopisni autor Chia Soo. „Ako studije na ljudima to potvrde, BP-NELL-PEG bi mogao biti obećavajuće sredstvo za borbu protiv gubitka kostiju i propadanja mišićno-skeletnog sistema, posebno kada konvencionalni trening otpora nije izvodljiv zbog povreda ili drugih faktora koji onemogućavaju“, rekao je istraživač Kang Ting.
„Ova strategija bioinženjeringa takođe može imati važne prednosti na Zemlji, nudeći potencijalnu terapiju za pacijente koji pate od ekstremne osteoporoze i drugih stanja vezanih za kosti“, rekao je ko-direktor istraživač Ben Vu.
„Kao sledeći korak, naučnik UCLA projekta, Pin Ha, MD, DDS, MS, nadgleda analizu podataka o povratku živih životinja. Nadamo se da će ovo pružiti uvid u to kako pomoći budućim astronautima da se oporave od dugotrajnih svemirskih misija“, rekla je Chia Soo.
