Vesmír jako laboratoř. S astronauty Artemis II cestují i jejich avatary

Na první pohled to může znít jako sci-fi. Astronauti si však na oblet Měsíce skutečně vzali malé elektronické čipy obsahující buňky z vlastního těla. Tyto osobní „avatary“ letí spolu s nimi a po návratu umožní vědcům zkoumat, jak dlouhodobý pobyt mimo ochranné prostředí Země ovlivňuje lidské buňky. Experiment je součástí širšího vědeckého programu mise, jehož cílem je získat klíčová data ještě před návratem lidí na povrch Měsíce – a před budoucími výpravami k Marsu.

„Lidé se při misi Artemis II po 53 letech vrátili k Měsíci, kde jejich loď i posádka samotná musí čelit vyšším dávkám kosmického záření,“ přibližuje šéfredaktor serveru Kosmonautix.cz Dušan Majer. Právě tím podle něj vzniká jedinečná příležitost sledovat účinky silnějšího kosmického záření na lidský organismus. „AVATAR tak může vědcům pomoci s výzkumem těchto vlivů na konkrétní procesy v našich tělech a orgánech,“ dodává.

Související

Pátek třináctého 2029: Kolem Země proletí vesmírný obr, bude blíž než družice

Základem experimentu jsou takzvané organ-on-a-chip systémy – miniaturní zařízení s živými lidskými buňkami uspořádanými tak, aby napodobovaly strukturu a funkci skutečných orgánů. Na čipu tak mohou probíhat procesy podobné těm v lidském těle: model plic „dýchá“, miniaturní srdce pulzuje a buňky jater zajišťují metabolismus. V některých případech lze dokonce propojit více čipů a simulovat spolupráci různých orgánů.

Miniorgány přitom nejsou žádnou novinkou, vědci s nimi experimentují už od roku 2013. Unikátní je ale jejich propojení s konkrétními astronauty v rámci jediné vesmírné mise. „Poprvé budeme mít posádku, která má své odpovídající orgánové čipy,“ uvedl už dříve hlavní řešitel experimentu David Chou. Výsledky navíc mohou přispět nejen k výzkumu vesmíru, ale i k pokroku v biomedicíně na Zemi, například při vývoji léčby rakoviny nebo nových léčiv.

Na Zemi se technologie organ-on-a-chip využívá například při testování léků nebo studiu nemocí. Lékaři díky ní dokážou předpovědět reakci pacienta na léčbu či radiaci. Výzkum už dnes nachází uplatnění například v onkologii při hledání nejúčinnějších terapií. „AVATAR je vizionářský experiment, který může změnit způsob, jakým budeme dělat vědu, medicínu i lidský průzkum vesmíru,“ dodala Nicky Fox z NASA.

Buňky kostní dřeně

Jelikož se lidské tělo nevyvinulo pro život v kosmu, při pobytu v něm se potýká s řadou problémů. Evolučně jsme přizpůsobeni stabilním podmínkám na Zemi, chráněni před intenzivním kosmickým zářením i extrémními teplotami. Mimo zemskou atmosféru však tyto bariéry mizí. Dalším problémem je mikrogravitace: bez stálého gravitačního tahu začínají rychle slábnout svaly i kosti astronautů.

Související

KVÍZ: Jak dobře se vyznáte v planetách a vesmírných misích? Otestujte své znalosti o vesmíru

V projektu AVATAR se vědci zaměřili především na buňky kostní dřeně, které patří k nejcitlivějším na radiaci – jedno z hlavních rizik hlubokého vesmíru. Právě v kostní dřeni navíc vznikají červené i bílé krvinky, tedy základ imunitního systému. Výzkumy ukazují, že mikrogravitace ovlivňuje také jejich vývoj.

Například astronauti na Mezinárodní vesmírné stanici jsou sice stále částečně chráněni magnetickým polem Země, ale i tak u nich dochází k úbytku kostní hustoty. Mise Artemis II se však vydala daleko za tuto ochrannou bariéru, a vědci proto sledují, jak kombinace radiace a mikrogravitace ovlivní vznik krevních buněk.

Použitím buněk kostní dřeně, které jsou obzvlášť citlivé na radiaci, k výrobě čipů výzkumníci „maximalizují šanci, že uvidíme biologické rozdíly, namísto toho, abychom modelovali třeba kůži nebo něco jiného,“ dodal Chou.

Před letem astronauti poskytli krevní destičky, z nichž vědci získali buňky obsahující malé množství kmenových a progenitorových buněk pocházejících z kostní dřeně. Ty následně výzkumníci z biotechnologické společnosti Emulate pomocí magnetických částic vyčistili a umístili do mikročipů spolu s buňkami krevních cév a dalšími podpůrnými buňkami, aby co nejvěrněji napodobili strukturu kostní dřeně.

Související

Když je politika silnější než fyzika. Příběh prvního muže, který se zřítil z vesmíru

Nejpodrobnější pohled

Během mise jsou čipy umístěny v automatickém experimentálním modulu uvnitř kapsle Orion. Zařízení udržuje stabilní prostředí, dodává buňkám živiny a po celou zhruba desetidenní cestu kolem Měsíce automaticky kontroluje podmínky.

„Jak budeme létat dál a zůstávat ve vesmíru déle, posádka bude mít jen omezený přístup k lékařské péči. O to důležitější je pochopit individuální zdravotní potřeby astronautů a tomu přizpůsobit vybavení,“ přiblížila Lisa Carnellová, ředitelka divize biologických a fyzikálních věd NASA.

Po návratu na Zemi vědci buňky z čipů podrobí detailní genetické analýze pomocí metody single-cell RNA sequencing, která umožňuje sledovat aktivitu tisíců genů v jednotlivých buňkách. Výsledky pak porovnají se vzorky těch samých astronautů, které zůstaly na Zemi. Podle NASA to poskytne dosud nejpodrobnější pohled na dopad vesmírného letu a radiace hlubokého vesmíru na vyvíjející se krevní buňky.

Zdroje: NASA, BBC Sky at Night Magazine, Scientific American, Futurism