Krebsbekämpfende Drogen, Algen und Mäuse auf SpaceX Dragon zur Internationalen Raumstation gebracht

SpaceX plant den 29. Juni als Startdatum für seine nächste Frachtnachschubmission zur Internationalen Raumstation. Um 5:41 Uhr EST (0941 GMT) wird ein früher benutztes Dragon-Frachtschiff von der Cape Canaveral Air Force Station abheben und eine neue Ladung von Forschungsexperimenten und Nachschub an den orbitalen Außenposten befördern.

Dieser Flug ist der 12. Start dieses Jahres für SpaceX und seine 15. Gesamtfracht-Nachschubmission. In einer Medien-Telekonferenz am 11. Juni gab die NASA eine Vorschau der Forschungsnutzlasten, die voraussichtlich im Laufe dieses Monats an die Station geliefert werden.

"Die hier vorgestellte Forschung stellt nur einige der Hunderte von Experimenten dar, die von dieser Frachtnachschubmission unterstützt werden", sagte David Brady, stellvertretender Programmwissenschaftler für das Internationale Raumstationsprogramm des Johnson Space Centers der NASA während der Telefonkonferenz. [Die Internationale Raumstation: Innen und Außen (Infografik)]

Hier ist ein Blick auf die seltsame Wissenschaft an Bord der Raumsonde Dragon, die ein neues krebsbekämpfendes Medikament, eine Nagerforschung und einen Blick darauf enthält, wie Algen und Bakterien auf die Weltraumumgebung reagieren. (Außerdem schicken sie einen freundlichen schwimmenden Droidenball.

Targeting Tumore

Paul Jaminet, ein ehemaliger Harvard-Astrophysiker, der Unternehmer geworden ist, und sein Chefwissenschaftler, Shou-Ching Jaminet, hoffen, zu testen, was ein bedeutender Durchbruch sein könnte, wenn es um die Behandlung von Krebs geht. Ihr Experiment, genannt Angiex, untersucht, wie Endothelzellen - gemeint sind Zellen, die die Blutgefäße im Körper auskleiden - nicht nur auf Mikrogravitation reagieren, sondern auch auf ein neuartiges Tumor-zielendes Medikament.

Auf dem Boden hat sich die Therapie bei Mäusen als äußerst effektiv erwiesen. Die Droge zielt nicht nur auf Tumore, sondern auch auf die Blutgefäße, die sie unterstützen. Ähnlich wie gesunde Zellen bei Herzinfarkt oder Schlaganfall, wenn die mit einem Tumor verbundenen Blutgefäße absterben, stirbt der Tumor mit.

Trotz des nachgewiesenen Erfolges ist Sicherheit eines der größten Probleme mit dem Medikament. Weil sie sowohl auf Tumore als auch auf die Blutgefäße abzielen, die sie unterstützen, wollen die Forscher sicherstellen, dass sie gesunde Blutgefäße nicht schädigen. "Wir wollen den Krebs von Menschen sehr gut heilen, wollen aber nicht, dass sie an Herz-Kreislauf-Erkrankungen unserer Droge sterben", erklärte Jaminet.

Eine der Herausforderungen besteht darin, dass es kein gutes In-vitro-Zellkulturmodell für Blutgefäße gibt. Um zu verstehen, wie Blutgefäße funktionieren, müssen Sie in vivo Studien an lebenden Tieren durchführen. "Und Sie können nicht sehr gut in den Zellen sehen", sagte Jaminet. Und genau hier kommt die Raumstation ins Spiel - wenn diese Art von Zelle in Schwerelosigkeit gewachsen ist, verhält sie sich auf der NASA-Projektseite eher wie in echten Blutgefäßen am Boden.

Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass Endothelzellen im Weltraum nicht sehr gut wachsen. Daher wird dieses Experiment weiter untersuchen, wie Endothelzellen in einer Mikrogravitationsumgebung wachsen und wie diese Zellen auf die Behandlung reagieren.

"Wir werden diese Zellen im Weltraum mit unserer Droge behandeln. Wir können sehen, ob die Reaktion auf die Droge in der Schwerelosigkeit anders ist als auf dem Boden", sagte Jaminet während des Gesprächs. "Und wenn, dann wäre das wirklich eine interessante Biologie."

Anpassung an den Weltraumflug

Im Rahmen der Mission CRS-15 wird eine Crew von 20 mutigen Astronauten zur Raumstation fliegen, um den Forschern zu helfen, die Verbindung zwischen Gehirn und Darm besser zu verstehen. Forscher wissen, dass die Population von Bakterien in Ihrem Darm einen Einfluss auf Ihre allgemeine Gesundheit hat. Wenn Missionen länger werden und die Menschheit weiter in den Weltraum vordringt, müssen wir verstehen, wie sich die Raumfahrt auf das Mikrobiom der Menschen auswirkt.

Fred Turek und Martha Vitaterna, Forscher von der Northwestern University, sind die Hauptforscher für die Mission Rodent Research-7, die erforschen, wie sich die Weltraumumgebung auf die Gemeinschaft von Mikroorganismen im Magen-Darm-Trakt von Mäusen auswirkt.

"Es ist schwer vorstellbar, wie man sich über Stuhlproben aufregen kann", scherzte Vitaterna während der Telekonferenz. "Aber glauben Sie mir, wir sind wirklich begeistert von Stuhlproben." Sie fuhr fort zu erklären, dass die Untersuchung von Bakterien in Stuhlproben eine gute Möglichkeit ist, die Arten von Bakterien, die sich im Darm selbst befinden, zu kartieren.

Dies ist das bisher längste Raumflugexperiment für Nagetiere, das es den Forschern ermöglicht, die langfristigen Veränderungen als Reaktion auf Weltraumflüge zu betrachten. Aber sie betrachten nicht nur das Mikrobiom des Magen-Darm-Trakts. Sie werden auch eine Vielzahl anderer physiologischer Systeme betrachten, von denen bekannt ist, dass sie auf die Antwort des Darmmikrobioms reagieren oder diese beeinflussen - wie das Immunsystem, den Stoffwechsel und den zirkadianen Rhythmus, von denen der letztere den Schlaf vorantreibt.

Die Forscher hoffen, dass diese Studie ein umfassenderes Bild davon vermitteln wird, wie diese verschiedenen Systeme interagieren und wie sie auf die Weltraumumgebung reagieren. [Warum schicken wir Tiere in den Weltraum?]

Zukünftiges Weltraumessen

Wenn die Missionen länger werden und wir uns weiter in den Weltraum wagen, müssen die Crews in der Lage sein, ihr eigenes Essen anzubauen. Dies würde die Vorräte, die sie mitbringen müssten, reduzieren und es hätte auch gesundheitliche Vorteile. Mit der Hinzufügung der Veggie-Pflanzenwachstumskammern auf der Raumstation hat die NASA eine Möglichkeit, sicherzustellen, dass die Besatzungen Zugang zu frischen Lebensmitteln haben, die bisher hauptsächlich aus Salat bestanden.

Aber das könnte sich bald ändern, nachdem Mark Settles von der Universität von Florida eine Lieferung von Weltraumalgen an den umkreisenden Außenposten geschickt hat.

Warum Algen? Zusätzlich zu einer potenziellen Nahrungsquelle sind Algen auch als biobasiertes Ausgangsmaterial nützlich (was bedeutet, dass die Pflanze bei der Herstellung von Materialien wie Plastik und Papier verwendet werden kann), sagten die Forscher.

Algen sind unglaublich effizient bei der Verwendung von Lichtverhältnissen mit geringer Intensität für die Photosynthese - perfekt für das Wachstum im Orbit. Es gibt jedoch ein Hauptproblem: Die meisten Algenarten wachsen am besten in Flüssigkeit, aber Flüssigkeiten verhalten sich im Weltraum nicht gleich wie auf der Erde.

Settles erklärte, dass die Crew versuchen wird, mehrere Algenarten in atmungsaktiven Plastiktüten in den Wachstumskammern der Gemüsepflanzen an Bord der Raumstation zu züchten. Lebende Algenproben werden am Ende der Mission zur Erde zurückgebracht, so dass das Team untersuchen und herausfinden kann, welche Gene Algen helfen, in der Schwerelosigkeit am besten zu wachsen. Indem sie die Gene identifizieren, die mit schnellerem Wachstum assoziiert sind, hoffen sie, die Algen schließlich für die Massenproduktion im Weltraum zu entwickeln. [Pflanzen im Weltraum: Fotos von Gartenarbeit Astronauten]

Effektivere Abfallbehandlung

Im Rahmen des Micro-12-Experiments schicken John Hogan und andere Wissenschaftler des Ames Research Center der NASA eine Charge von Shewanella Bakterien zur Raumstation. Ubiquitous im ganzen Körper, Shewanella Bakterien stellen den Astronauten keinen Schaden entgegen; Sie sind häufig in Orten wie dem Verdauungstrakt sowie auf der Oberfläche Ihrer Zähne gefunden.

Diese Organismen können auf Metallelektroden wachsen und organischen Abfall (wie Urin) in elektrische Energie umwandeln. Hogan sagte, dass die Forschung in mikrobiellen Brennstoffzellentechnologien, einschließlich der Arbeit in seinem Labor, Wege entwickelt, um Abwasser zu behandeln, während gleichzeitig Elektrizität erzeugt wird, um diesen Prozess zu betreiben.

Dieses Experiment wird nicht nur untersuchen, wie Shewanella führt in der Schwerelosigkeit durch, sondern wird auch analysieren, wie Biofilme - das Format, in dem Shewanella wird wachsen - auf die Weltraumumgebung reagieren. Dank spezieller Kameras haben die Forscher Zugriff auf eine 3D-Ansicht des Biofilms und können Veränderungen überwachen.

Warum interessiert sich die NASA so sehr für diese Organismen? Mikrobielle Brennstoffzellen sind eine hervorragende Möglichkeit, Abwasser zu behandeln. Sie können den Strombedarf ausgleichen, indem sie gleichzeitig Strom produzieren und Abfälle verarbeiten. Wenn Menschen zukünftige Langzeitmissionen anstreben, benötigen sie ein höheres Maß an Eigenständigkeit. Mikrobielle unterstützte Prozesse können dazu beitragen, sagten die Forscher.