Op 4 mei, een door het National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS) ondersteund weefselchipsysteem met directe klinische toepassingen voor gezondheidsproblemen hier op aarde werd gelanceerd op de SpaceX CRS 17/Falcon 9-raket.

Wereldwijd lijden honderden miljoenen mensen aan artrose (OA), en er zijn momenteel geen ziektemodificerende medicijnen die de progressie van artrose kunnen stoppen of omkeren - alleen pijnstillers voor symptomatische verlichting op korte termijn. Miljoenen gezonde individuen van jonge tot middelbare leeftijd ontwikkelen posttraumatische osteoartritis (PTOA) als gevolg van een traumatisch gewrichtsletsel, als een scheur van de voorste kruisband of meniscus, vooral bij jonge vrouwen die sporten. Oefeningsgerelateerde verwondingen zouden ook frequente bronnen van gewrichtsletsel zijn voor bemanningsleden die aan boord van het International Space Station (ISS) wonen, en reeds bestaande gewrichtsblessures kunnen ook de prestaties van astronauten in de ruimte beïnvloeden. Deze omstandigheden worden verergerd en verergerd door blootstelling van bemanningsleden aan gewichtloosheid en straling op het ISS.

Na een traumatisch gewrichtsletsel, er is een onmiddellijke opregulatie van ontstekingseiwitten, cytokinen genaamd, in de gewrichtsvloeistof, eiwitten die voornamelijk worden uitgescheiden door cellen in de synoviale voering van het gewricht. Wanneer mechanisch trauma aan kraakbeen veroorzaakt door de initiële verwonding gepaard gaat met cytokinepenetratie in kraakbeen, afbraak van kraakbeen en subchondraal bot in de loop van weken en maanden vordert vaak tot volledig, pijnlijke PTOA in 10-15 jaar.

Om PTOA op aarde en in de ruimte te bestuderen, onderzoekers van het MIT onder leiding van professor Alan Grodzinsky hebben een microfysiologisch systeem van kraakbeen-bot-synovium ontwikkeld waarin primair menselijk kraakbeen, bot, en synoviumweefsels (verkregen van donorbanken) worden gedurende enkele weken samen gekweekt. Tijdens cultuur, onderzoekers kunnen intracellulaire en extracellulaire biomarkers van ziekte volgen met behulp van kwantitatieve experimentele en computationele metabolomics en proteomics-analyses, samen met detectie van ziektespecifieke fragmenten van weefselmatrixmoleculen. In aanvulling, dit co-cultuursysteem stelt onderzoekers in staat om de effecten te testen van potentiële ziektemodificerende medicijnen om kraakbeen- en botverlies op aarde en in de ruimte te voorkomen.

Experimenten aan boord van het ISS maken gebruik van een multifunctioneel variabel-G-platform, gemaakt door Techshot Inc., om de effecten van microzwaartekracht en ioniserende straling op een knieweefselchip te bestuderen die is gemaakt met kraakbeen-bot-synoviumweefsels bevestigd op een biocompatibel materiaal. Het platform maakt geautomatiseerde overdracht en verzameling van voedingsmedia mogelijk voor testomstandigheden met en zonder ziektemodificerende medicijnen, inclusief tests met behulp van een controlesysteem met één zwaartekracht.

Deze onderzoeken op aarde en in het ISS kunnen leiden tot de ontdekking van behandelingen en behandelingsregimes die, indien toegediend onmiddellijk na een gewrichtsblessure, kan de progressie van OA-ziekte stoppen voordat deze onomkeerbaar wordt. Het doel is om de hoofdoorzaak van PTOA te behandelen en blijvende gewrichtsschade te voorkomen, in plaats van de symptomen op latere leeftijd te maskeren met pijnstillers, zoals momenteel wordt gedaan.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.