En el complejo espacio de laboratorio de la Estación Espacial Internacional, la investigación de la vida a nivel subcelular abre un nuevo capítulo de la ciencia que conecta los viajes espaciales y los desafíos biomédicos en la Tierra. La investigación de células en microgravedad aporta conocimientos clave, desde la comprensión de los mecanismos de percepción celular de la gravedad hasta la aplicación en el tratamiento de enfermedades como la osteoporosis, la atrofia muscular, los trastornos cardiovasculares y las degeneraciones neurológicas.

Las células: la base de la vida en el espacio

Las células son las unidades básicas de la vida, presentes en todos los seres vivos, desde bacterias unicelulares hasta organismos complejos como los humanos y las plantas. Cada célula tiene una estructura y función únicas: mientras que las células nerviosas utilizan largas fibras para transmitir señales, las células vegetales tienen paredes celulares rígidas que les proporcionan soporte mecánico. En condiciones de microgravedad, estas funciones básicas pueden cambiar significativamente, abriendo espacio para nuevos descubrimientos científicos.

Cell Gravisensing: descubriendo cómo las células "sienten" la gravedad

Una de las preguntas más intrigantes de la biología espacial es cómo las células registran la presencia o ausencia de gravedad. La agencia espacial japonesa JAXA está llevando a cabo un experimento llamado Cell Gravisensing, que se centra en los mecanismos moleculares de la percepción de la gravedad. Las investigaciones demuestran que los cambios en la tensión de las fibras celulares pueden afectar las vías de señalización, activar los canales iónicos y desencadenar una serie de reacciones dentro de la célula. Para este propósito, se utilizan métodos avanzados de microscopía confocal y tecnología FRET para medir los cambios a nivel de proteínas y estructuras intracelulares. Los resultados podrían abrir el camino al desarrollo de nuevas terapias contra la pérdida de masa ósea y la atrofia muscular, tanto para los astronautas en misiones de larga duración como para los pacientes en la Tierra.

Cambios cardiovasculares – STaARS BioScience-3

La misión STaARS BioScience-3 investigó los cambios en las células que recubren los vasos sanguíneos. Después de solo tres días en microgravedad, se registraron cambios en la expresión de más de 11,000 genes, lo que puede alterar significativamente la funcionalidad de los vasos sanguíneos. Este descubrimiento no solo ayuda a comprender cómo el entorno espacial afecta la salud cardiovascular de los astronautas, sino que también ofrece datos valiosos para el desarrollo de terapias contra las enfermedades cardíacas en la Tierra.

Células neurales y adaptación – STaARS BioScience-4

La investigación STaARS BioScience-4 se centró en las células madre neurales y su respuesta a la microgravedad. Los resultados mostraron una mayor degradación de los componentes celulares y cambios en el metabolismo, lo que indica la adaptación de las células a las condiciones sin gravedad. Estos hallazgos destacan la importancia de garantizar un suministro de energía óptimo para mantener las funciones cognitivas y fisiológicas de los astronautas en misiones espaciales de larga duración.

Las escamas de pescado como modelo de los huesos

En un estudio llamado Fish Scales, los científicos utilizaron las escamas de peces dorados como modelo para estudiar los huesos humanos. Dado que las escamas de pescado contienen proteínas, minerales y tipos de células similares a los de los huesos humanos, esta investigación ayuda a comprender cómo se adaptan los huesos a diferentes condiciones gravitacionales. El experimento incluyó la exposición de las escamas a condiciones tres veces mayores que la gravedad de la Tierra, a microgravedad simulada y a microgravedad real en la EEI.

Ratones y células madre: genética y radiación

El proyecto Stem Cells de JAXA investigó el impacto del vuelo espacial en el ADN y los cromosomas de las células madre embrionarias de ratón. Parte de las células no fueron modificadas genéticamente, mientras que otra parte era más sensible a la radiación. Los resultados mostraron que en las células no modificadas no hay diferencias cromosómicas significativas en comparación con las muestras de control de la Tierra, mientras que en las células más sensibles se registraron anomalías de ADN más pronunciadas. Esta investigación es importante para evaluar el riesgo de radiación durante las largas misiones espaciales y para comprender los mecanismos de la aparición del cáncer.

Adaptación cardíaca: resultados de la misión RR-1

El análisis del tejido cardíaco de ratones de la misión RR-1, cuyos datos están disponibles en la base de datos GeneLab de la NASA, ha demostrado que el corazón puede adaptarse al estrés de la microgravedad en solo 30 días. Los cambios genéticos descubiertos en la investigación sugieren que esta adaptación puede ayudar a mantener la funcionalidad del corazón durante las misiones espaciales y, potencialmente, abrir nuevos enfoques en el tratamiento de las enfermedades cardíacas en la Tierra.

La EEI como laboratorio para descubrimientos médicos

La Estación Espacial Internacional sirve como un laboratorio único en el que los científicos tienen acceso a datos abiertos de numerosos experimentos. Estos datos aceleran el desarrollo de nuevas tecnologías médicas, desde sistemas de órgano en un chip hasta cultivos celulares tridimensionales y organoides. Dichos modelos permiten una mejor comprensión de las enfermedades y la prueba de terapias en condiciones que imitan de manera realista los órganos humanos, lo que tiene un enorme potencial tanto para la medicina espacial como para la atención médica en la Tierra.