Het proces voor het gezamenlijke 3D Organoids in Space-project is afkomstig van de onderzoekers Oliver Ullrich en Cora Thiel van de Universiteit van Zürich (UZH). Samen met Airbus, de twee pioniers in onderzoek naar hoe zwaartekracht menselijke cellen beïnvloedt en reguleert, hebben het proces ontwikkeld om volwassenheid te projecteren. Het Airbus Innovations-team onder leiding van projectmanager Julian Raatschen heeft de hardware ontwikkeld en geeft toegang tot het International Space Station (ISS). Het kostte de projectpartners slechts drie jaar van idee tot de eerste productietest in de ruimte. Gedurende deze periode, ze hebben verschillende testfasen doorlopen en zeer competitieve interne selectieprocessen doorstaan. "We hebben aangetoond dat de weg naar het produceren van menselijk weefsel in de ruimte haalbaar is, niet alleen in theorie, maar in de praktijk ', zegt Oliver Ullrich.

Verbetering van de ontwikkeling van geneesmiddelen en vermindering van dierproeven

Oliver Ullrich, hoogleraar anatomie aan de UZH, bioloog Cora Thiel en Airbus gebruiken microzwaartekracht in de ruimte om driedimensionale orgaanachtige weefsels - organoïden genaamd - te laten groeien uit volwassen menselijke stamcellen. "Op aarde, driedimensionale organoïden zijn onmogelijk te produceren zonder ondersteuning en matrixstructuren vanwege de zwaartekracht van de aarde, Thiel legt uit. Dergelijke 3D-organoïden trekken veel belangstelling van de farmaceutische industrie:ze zouden het mogelijk maken om toxicologische studies rechtstreeks op menselijke weefsels uit te voeren zonder omwegen via diermodellen. Organoïden gekweekt uit stamcellen van patiënten kunnen ook worden gebruikt als bouwstenen voor weefsel vervanging om beschadigde organen te behandelen Het aantal gedoneerde organen ligt tegenwoordig ver onder de wereldwijde vraag naar duizenden donororganen.

Gedifferentieerde 3D-organoïden gekweekt in de ruimte

De ISS-missie van maart 2020 – waarbij 250 reageerbuizen een maand in het ISS doorbrachten – was zeer succesvol. Tijdens hun verblijf van een maand onder microzwaartekracht, 400 kilometer boven de grond, volwassen stamcellen ontwikkelden zich tot gedifferentieerde orgaanachtige structuren zoals lever, botten en kraakbeen. In tegenstelling tot, de controlemonsters die onder normale zwaartekracht op aarde waren gekweekt, vertoonden geen of slechts minimale celdifferentiatie.

Robuustheid en levensvatbaarheid

In de huidige missie weefselstamcellen van twee vrouwen en twee mannen van verschillende leeftijden zullen in een baan om de aarde worden gestuurd. Daarbij, de onderzoekers testen hoe robuust hun methode is bij het gebruik van cellen met verschillende biologische variabiliteit. Ze verwachten dat de productie in microzwaartekracht eenvoudiger en betrouwbaarder zal zijn dan het gebruik van hulpstoffen op aarde. Momenteel, de focus ligt op productievraagstukken en kwaliteitscontrole. "Met het oog op toekomstige commercialisering, we moeten nu uitzoeken hoe lang en in welke kwaliteit we de organoïden in cultuur kunnen houden na hun terugkeer op aarde, ', zegt Oliver Ullrich.

"Als het lukt, de technologie kan worden ontwikkeld en tot operationele volwassenheid worden gebracht. Airbus en de UZH Space Hub kunnen zo een verdere bijdrage leveren aan het verbeteren van de kwaliteit van het leven op aarde door middel van op de ruimte gebaseerde oplossingen, ", zegt Airbus-projectmanager Raatschen. Het monstermateriaal keert begin oktober terug naar de aarde. De eerste resultaten worden vanaf november verwacht.

Geplande missie lancering

Space X CRS-23 met Cargo Dragon vanuit Space X, Falcon-9 lanceersysteem. Lancering op 28 augustus 2021 om 3:37 EST vanaf Launch Pad LC-39A, Kennedy Space Center, Florida, ONS..

3D Organoids in Space-project

Het gezamenlijke project startte in 2018, toen de teams van de UZH Space Hub en Airbus Defense and Space GmbH hun voorstel indienden in een Airbus-interne innovatie- en ideeënwedstrijd om basisfinanciering te krijgen en het eerste onderzoek te starten. Het project overwon met succes ongeveer 500 andere ideeën.