U složenom laboratorijskom prostoru Međunarodne svemirske postaje, istraživanje života na subcelularnoj razini otvara novo poglavlje znanosti koja povezuje svemirska putovanja i biomedicinske izazove na Zemlji. Istraživanja stanica u mikrogravitaciji donose ključne uvide – od razumijevanja mehanizama stanične percepcije gravitacije do primjene u liječenju bolesti poput osteoporoze, atrofije mišića, kardiovaskularnih poremećaja i neuroloških degeneracija.

Stanice – temelj života u svemiru

Stanice su osnovne jedinice života, prisutne u svim živim bićima, od jednostaničnih bakterija do složenih organizama poput ljudi i biljaka. Svaka stanica ima jedinstvenu strukturu i funkciju: dok živčane stanice koriste duga vlakna za prijenos signala, biljne stanice imaju čvrste stanične stijenke koje im daju mehaničku potporu. U uvjetima mikrogravitacije, ove osnovne funkcije mogu se značajno promijeniti, što otvara prostor za nova znanstvena otkrića.

Cell Gravisensing – otkrivanje kako stanice "osjećaju" gravitaciju

Jedno od najintrigantnijih pitanja u svemirskoj biologiji jest kako stanice registriraju prisutnost ili odsutnost gravitacije. Japanska svemirska agencija JAXA provodi eksperiment nazvan Cell Gravisensing, koji se fokusira na molekularne mehanizme percepcije gravitacije. Istraživanja pokazuju da promjene u napetosti staničnih vlakana mogu utjecati na signalne puteve, aktivirati ionske kanale i pokrenuti niz reakcija unutar stanice. U tu svrhu koriste se napredne metode konfokalne mikroskopije i FRET tehnologije kako bi se izmjerile promjene na razini proteina i unutarstaničnih struktura. Rezultati bi mogli otvoriti put razvoju novih terapija protiv gubitka koštane mase i mišićne atrofije, kako za astronaute u dugotrajnim misijama, tako i za pacijente na Zemlji.

Kardiovaskularne promjene – STaARS BioScience-3

Misija STaARS BioScience-3 istraživala je promjene u stanicama koje oblažu krvne žile. Već nakon tri dana boravka u mikrogravitaciji, zabilježene su promjene u ekspresiji više od 11.000 gena, što može značajno promijeniti funkcionalnost krvnih žila. Ovo otkriće ne samo da pomaže u razumijevanju kako svemirsko okruženje utječe na kardiovaskularno zdravlje astronauta, već i nudi vrijedne podatke za razvoj terapija protiv srčanih bolesti na Zemlji.

Neuralne stanice i prilagodba – STaARS BioScience-4

Istraživanje STaARS BioScience-4 fokusiralo se na neuralne matične stanice i njihov odgovor na mikrogravitaciju. Rezultati su pokazali povećanu razgradnju staničnih komponenti i promjene u metabolizmu, što ukazuje na prilagodbu stanica na uvjete bez gravitacije. Ovi nalazi ističu važnost osiguravanja optimalne opskrbe energijom za održavanje kognitivnih i fizioloških funkcija astronauta u dugotrajnim svemirskim misijama.

Riblje ljuske kao model kostiju

U istraživanju nazvanom Fish Scales, znanstvenici su koristili ljuske zlatnih ribica kao model za proučavanje ljudskih kostiju. Budući da riblje ljuske sadrže slične proteine, minerale i tipove stanica kao i ljudske kosti, ovo istraživanje pomaže razumjeti kako se kosti prilagođavaju različitim gravitacijskim uvjetima. Eksperiment je uključivao izlaganje ljuski uvjetima tri puta većim od gravitacije Zemlje, simuliranoj mikrogravitaciji te stvarnoj mikrogravitaciji na ISS-u.

Miševi i matične stanice – genetika i zračenje

JAXA-in projekt Stem Cells istraživao je utjecaj svemirskog leta na DNA i kromosome embrionalnih matičnih stanica miševa. Dio stanica bio je genetski nemodificiran, dok je drugi dio bio osjetljiviji na zračenje. Rezultati su pokazali da kod nemodificiranih stanica nema značajnih kromosomskih razlika u odnosu na kontrolne uzorke sa Zemlje, dok su kod osjetljivijih stanica zabilježene izraženije DNA abnormalnosti. Ovo istraživanje važno je za procjenu rizika od zračenja tijekom dugih svemirskih misija te za razumijevanje mehanizama nastanka raka.

Srčana adaptacija – rezultati misije RR-1

Analiza srčanog tkiva miševa iz misije RR-1, čiji su podaci dostupni u NASA-inoj GeneLab bazi, pokazala je da se srce može prilagoditi stresu mikrogravitacije u samo 30 dana. Genetske promjene otkrivene u istraživanju sugeriraju da ta adaptacija može pomoći u održavanju funkcionalnosti srca tijekom svemirskih misija, a potencijalno i otvoriti nove pristupe u liječenju srčanih bolesti na Zemlji.

ISS kao laboratorij za medicinska otkrića

Međunarodna svemirska postaja služi kao jedinstveni laboratorij u kojem su znanstvenicima dostupni otvoreni podaci iz brojnih eksperimenata. Ti podaci ubrzavaju razvoj novih medicinskih tehnologija, od organ-na-čipu sustava do trodimenzionalnih kultura stanica i organoida. Takvi modeli omogućuju bolje razumijevanje bolesti i testiranje terapija u uvjetima koji realno oponašaju ljudske organe, što ima ogroman potencijal kako za svemirsku medicinu, tako i za zdravstvenu skrb na Zemlji.