Coraz więcej dowodów wskazuje, że mikrograwitacja może przyspieszyć starzenie się, stany zapalne i dysfunkcje immunologiczne w ludzkich komórkach macierzystych. Podczas pierwszej prywatnej misji astronautów Axiom Space naukowcy odkryli, że na niskiej orbicie okołoziemskiej komórki macierzyste raka wydają się łatwiej regenerować i stają się bardziej odporne na standardowe terapie. Misja Ax-2 określi teraz, czy dwa leki hamujące mogą odwrócić regenerację w organoidalnym modelu raka piersi.

Obecne eksperymenty poszerzą badania nad starzeniem się ludzkich komórek macierzystych, stanem zapalnym i rakiem na niskiej orbicie okołoziemskiej.

Naukowcy z Instytutu Komórek Macierzystych San Diego Sanford na Uniwersytecie Kalifornijskim rozpoczęli kilka nowych eksperymentów z nanobioreaktorami na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) za pośrednictwem drugiej misji Axiom Space Private Astronaut Mission, Axiom Mission 2 (Ax-2). Najnowsze eksperymenty poszerzają ich badania nad starzeniem się ludzkich komórek macierzystych, stanem zapalnym i rakiem na niskiej orbicie okołoziemskiej.

Coraz więcej dowodów wskazuje, że warunki mikrograwitacji mogą przyspieszać starzenie, stany zapalne i dysfunkcje immunologiczne w ludzkich komórkach macierzystych. Zrozumienie tego procesu jest nie tylko pomocne w utrzymaniu zdrowia astronautów, ale może również prowadzić do lepszych terapii raka na Ziemi.

Podczas pierwszej prywatnej misji astronautów Axiom Space, Axiom Mission 1 (Ax-1), naukowcy odkryli, że na niskiej orbicie okołoziemskiej komórki macierzyste raka wydają się łatwiej regenerować i stają się bardziej odporne na standardowe terapie. Misja Ax-2 określi teraz, czy dwa leki hamujące mogą odwrócić regenerację w organoidalnym modelu raka piersi.

Śledzenie stanu zdrowia komórek macierzystych krwi astronautów

Kolejna linia eksperymentów będzie śledzić stan zdrowia komórek macierzystych krwi astronautów przed, w trakcie i po locie kosmicznym, aby ocenić wpływ środowiska kosmicznego na starzenie się komórek macierzystych, funkcje odpornościowe i generowanie rakowych komórek macierzystych.

Projekty te są częścią finansowanego przez NASA Centrum Zintegrowanych Badań Kosmicznych Komórek Macierzystych (ISSCOR), współpracy między Instytutem Komórek Macierzystych UC San Diego Sanford, JM Foundation i Axiom Space. Eksperymenty będą odbywać się na orbicie przez 10 dni, a następnie zbieranie danych i analiza będą przeprowadzane w UC San Diego.

„Przestrzeń kosmiczna to wyjątkowo stresujące środowisko” — mówi Catriona Jamieson, doktor medycyny, profesor UC San Diego School of Medicine, Koman Family Endowed Chair in Cancer Research w UC San Diego Health i dyrektor Instytutu Komórek Macierzystych Sanford. „Przeprowadzając te eksperymenty na niskiej orbicie okołoziemskiej, jesteśmy w stanie zrozumieć mechanizmy ewolucji raka w skompresowanych ramach czasowych i informować o rozwoju nowych strategii hamowania nowotworowych komórek macierzystych”.

Oczekuje się, że odkrycia przyczynią się do opracowania modeli predykcyjnych raka i chorób związanych z dysfunkcją układu odpornościowego oraz mogą doprowadzić do opracowania nowych leków zapobiegających lub leczących te schorzenia podczas eksploracji kosmosu i na Ziemi.

„Cieszymy się, że dzięki naszym prywatnym misjom astronautów możemy przyspieszyć tę ważną pracę, dostosowaną do inicjatyw White House Cancer Moonshot” – dodaje Christian Maender, wiceprezes wykonawczy ds. rozwiązań kosmicznych w Axiom Space.

Rak na niskiej orbicie okołoziemskiej

We wstępnych eksperymentach UC San Diego w ramach programu ISSCOR naukowcy wysłali komórki macierzyste krwi na pokład ISS podczas czterech startów i stwierdzili, że kilka markerów przednowotworowych zostało podwyższonych po miesiącu spędzonym w kosmosie. Na szczególną uwagę zasługuje aktywacja APOBEC3C i ADAR1, dwóch enzymów, które edytują odpowiednio DNA i RNA oraz promują proliferację raka i unikanie odpowiedzi immunologicznej.

Zespół będzie teraz opierał się na tych wstępnych ustaleniach podczas misji Ax-2.

W ostatnim uruchomieniu naukowcy wysłali modele organoidów nowotworowych białaczki, jelita grubego i raka piersi na niską orbitę okołoziemską, gdzie warunki mikrograwitacji przyspieszą wgląd w to, w jaki sposób nowotwory przyjmują właściwości komórek macierzystych, które czynią je odpornymi na standardową terapię, w tym uśpienie, regenerację i długowieczność.

The researchers will also test two ADAR1 inhibitors, Fedratinib and Rebecsinib, to see if the drugs can reverse the process of malignant regeneration and potentially prevent cancer progression. These experiments mark the start of a developing program at the Sanford Stem Cell Institute to expand stem cell translational research and drug discovery in space.

A second longitudinal study will monitor the health of astronauts’ stem cells over time to learn how they are affected by spaceflight. Blood samples will be collected from the crew members before, during and immediately after the mission, with up to five years of annual follow-ups after the trip.

The scientists will assess the activity of DNA and RNA-editing enzymes such as APOBEC3C and ADAR1 in the blood stem cells and cancer organoids. Dysregulation of these enzymes has been linked to immune dysfunction and potential pre-cancer changes, so understanding when and how they become perturbed in the astronauts will allow researchers to develop potential countermeasures.