Zoogdiercellen zijn optimaal aangepast aan de zwaartekracht. Maar wat gebeurt er in de microzwaartekrachtomgeving van de ruimte als de aantrekkingskracht van de aarde verdwijnt? Eerder, veel experimenten vertoonden celveranderingen - na uren of zelfs dagen in gewichtloosheid. Astronauten, echter, keerde zonder ernstige gezondheidsproblemen terug naar de aarde na lange missies in de ruimte, wat de vraag oproept in hoeverre cellen zich kunnen aanpassen aan veranderingen in de zwaartekracht. Gebaseerd op realtime metingen op het ISS, UZH-wetenschappers kunnen nu onthullen dat cellen extreem snel kunnen reageren op veranderingen in zwaartekrachtomstandigheden en blijven functioneren. Daarom, de studie levert ook direct bewijs dat bepaalde celfuncties verband houden met de zwaartekracht.

Testopstelling en meting op het ISS

In tegenstelling tot ruimte-experimenten, waar analyses achteraf op aarde worden uitgevoerd, het team onder leiding van UZH-wetenschappers Oliver Ullrich en Cora Thiel koos voor een andere weg. Ze stemden hun experimenteel ontwerp af op het uitvoeren van directe metingen in de ruimte:van het ontdooien van de testcellen tot de metingen zelf, ESA-astronaut Samantha Cristoforetti voerde alle operaties rechtstreeks uit in het laboratorium op het ISS. De gegevens die op het ruimtestation werden verzameld, werden vervolgens naar de aarde verzonden. Strenge interne en externe controles sluiten elke andere invloed uit dan de zwaartekracht.

Celaanpassing in 42 seconden

Het onderzoeksteam gebruikte de zogenaamde oxidatieve burst - een oud evolutionair mechanisme om bacteriën via afweercellen te doden - om te bestuderen hoe rattencellen reageerden op veranderingen in de zwaartekracht. Met behulp van centrifuges, Cristoforetti veranderde de zwaartekracht in het ISS, waardoor het team in het controlecentrum kon volgen hoe de cellen reageerden. "Ultra-snel, " legt Oliver Ullrich uit, een professor van het Instituut voor Anatomie aan de Universiteit van Zürich. "Hoewel de immuunafweer instortte zodra de zwaartekracht toesloeg, tot onze verbazing herstelden de verdedigingscellen binnen 42 seconden volledig." Voor Ullrich en Thiel, het directe bewijs van een snelle en volledige aanpassing aan de zwaartekracht in minder dan een minuut roept de vraag op of eerdere celveranderingen, gemeten na uren of dagen, ook het resultaat waren van een aanpassingsproces.

"Het lijkt paradoxaal, " zegt Thiel:"Cellen kunnen zich razendsnel aanpassen aan de zwaartekracht. Echter, ze werden er nooit aan blootgesteld in de evolutie van het leven op aarde. Daarom, de resultaten roepen meer vragen op over de robuustheid van het leven en zijn verbazingwekkende aanpassingsvermogen." wat Ullrich betreft is het resultaat van het ISS-experiment goed nieuws voor de bemande ruimtevlucht:"Er is hoop dat onze cellen veel beter kunnen omgaan met zwaartekracht dan we eerder dachten."