Ruimtereizen kunnen veel stress op het menselijk lichaam veroorzaken als de verandering in zwaartekracht, straling en andere factoren creëert een vijandige omgeving. Hoewel er veel bekend is over hoe verschillende delen van het lichaam in de ruimte reageren, hoe longen worden beïnvloed door ruimtevluchten heeft tot nu toe weinig aandacht gekregen, zeggen onderzoekers van de University of Texas Medical Branch in Galveston en Houston Methodist Research Institute.

Dat zal veranderen, Hoewel, zodra hun onderzoeksproject, die tot doel heeft longen in de ruimte te laten groeien, bereikt het internationale ruimtestation. UTMB- en HMRI-onderzoekers zeggen dat wat ze van het onderzoek leren, reële implicaties kan hebben voor astronauten, evenals degenen die nog op aarde zijn, en zou kunnen leiden tot toekomstige therapieën.

"We weten veel over wat er in de ruimte gebeurt met botten, spier, het hart en het immuunsysteem, maar niemand weet veel over wat er met de longen gebeurt, " zei Joan Nichols, hoogleraar Interne Geneeskunde en Microbiologie en Immunologie, en associate director voor onderzoek en operaties voor het Galveston National Laboratory aan de UTMB. "We weten dat er problemen zijn met de longen tijdens ruimtevluchten, maar daar is niet goed naar gekeken. We hopen erachter te komen hoe longcellen reageren op de verandering in zwaartekracht en de extreme ruimteomgeving, en dan kan dat ons helpen astronauten in de ruimte te beschermen, evenals de longen van gewone mensen hier op aarde."

Dit onderzoek is het derde van vier samenwerkingsprojecten die momenteel actief zijn bij het HMRI's Center for Space Nanomedicine. Het centrum, geregisseerd door Alessandro Grattoni, voorzitter en universitair hoofddocent van de afdeling Nanomedicine bij HMRI, richt zich op het onderzoek naar op nanotechnologie gebaseerde strategieën voor medicijnen op aarde en in de ruimte. Het onderzoek wordt ondersteund door het Centre for the Advancement of Science in Space, NASA en HMRI.

Wetenschappers van UTMB en HMRI maakten bioreactorzakjes met longvoorlopercellen en stamcellen en stukjes longsteiger. De steiger is het collageen- en elastineframe waarop longcellen groeien. Space X lanceerde met succes de lading met deze zakjes op 14 augustus tijdens zijn 12e Commercial Resupply Services-missie (CRS-12) vanuit NASA's Kennedy Space Center in Florida en zal naar verwachting op 16 augustus aankomen bij het internationale ruimtestation. Eenmaal op het ISS, de cellen zullen naar verwachting groeien op de scaffold in een achteraf aangebrachte bioreactor.

Zodra de longcellen zijn teruggekeerd naar de aarde, onderzoekers gaan op zoek naar de ontwikkeling van fibrose, de structuur van de weefsels en de reactie van immuuncellen, onder andere veranderingen en schade die kunnen optreden aan de longcellen. Er is gevonden dat longletsels versnellen in de ruimte, en het is door nauwgezette studie van die cellen dat therapieën hopelijk kunnen worden ontwikkeld.

Nichols en Dr. Joaquin Cortiella, een professor en directeur van het Lab of Tissue Engineering and Organ Regeneration aan de UTMB, hebben met succes longen gekweekt in hun laboratorium in Galveston, maar nu zullen ze zien of astronauten hetzelfde kunnen doen zonder zwaartekracht. Jason Sakamoto, affiliate professor en voormalig co-voorzitter van de afdeling Nanomedicine bij HMRI, heeft zijn nieuwe decellularisatieproces van organen en op nanotechnologie gebaseerde toedieningssystemen toegepast om deze algehele inspanning voor longregeneratie te ondersteunen.

"We hebben ervaring met het werken met het Center for the Advancement of Science in Space om onze nanotechnologieën in actie op het internationale ruimtestation te bestuderen, "Zei Grattoni. "Echter, we zijn zeer verheugd om deel uit te maken van deze klinische studie, omdat het een cruciale rol kan spelen in hoe we toekomstige ruimtereizen benaderen in termen van het behoud van de gezondheid van astronauten. Wat we tijdens dit fundamentele experiment leren, kan leiden tot science-fiction-achtige medische vooruitgang, waar orgelregeneratie een realiteit wordt, zowel in de verre ruimte als hier op aarde."

Onderzoekers van HMRI zullen de resultaten van UTMB gebruiken en werken aan het ontwikkelen van therapieën die astronauten kunnen helpen, evenals de mensen op aarde.

"Deze verkenning zal fundamenteel inzicht verschaffen voor de gezamenlijke ontwikkeling van celgebaseerde therapieën voor auto-immuunziekten, hormoontekorten en andere problemen, ' zei Grattoni.