Proteinet TM4SF1 (grönt) som produceras i stora mängder av endotelceller, som leder kroppens blodkärl. Ett nytt experiment i rymdstationen undersöker tillväxten av endotelceller och deras reaktion på ett antitumörläkemedel.
(Bild: © Angiex)
SpaceX riktar sig in den 29 juni som lanseringsdatum för sitt nästa uppdrag för frakt till Internationella rymdstationen. Klockan 05:41 EST (0941 GMT) kommer ett tidigare använt Dragon-lastfartyg att lyfta från Cape Canaveral Air Force Station och färja en ny grupp forskningsexperiment och förnödenheter till orbitalposten.
Denna flygning kommer att markera den 12: e lanseringen i år för SpaceX och dess 15: e övergripande uppdrag för leverans av gods. I en medietelkonferens den 11 juni gav NASA en förhandsgranskning av forsknings nyttolaster som förväntas levereras till stationen senare denna månad.
"Forskningen som presenteras här idag representerar bara några av de hundratals experiment som kommer att stöds av detta uppdrag för fraktförsörjning," sa David Brady, assistentprogramforskare för International Space Station Program vid NASA: s Johnson Space Center, under telefonkonferensen. [Den internationella rymdstationen: Inside and Out (Infographic)]
Här är en titt på några av de konstiga vetenskapen ombord på Dragon-rymdskeppet, som inkluderar ett nytt cancerbekämpande läkemedel, en undersökning av gnagare och en titt på hur alger och bakterier reagerar på rymdmiljön. (Dessutom skickar de en vänlig flytande droidboll.
Riktade tumörer
Paul Jaminet, en före detta Harvard astrofysiker vände entreprenör, och hans huvudforskare, Shou-Ching Jaminet, hoppas kunna testa vad som kan vara ett betydande genombrott när det gäller behandling av cancer. Deras experiment, kallad Angiex, utforskar hur endotelceller - vilket betyder celler som raderar blodkärlen i kroppen - inte bara svarar på mikrogravitet utan också på ett nytt tumörinriktande läkemedel.
På marken har terapin visat sig vara otroligt effektiv hos möss. Läkemedlet riktar sig inte bara till tumörer utan också på blodkärlen som stöder dem. Ungefär som friska celler i fall av hjärtattack eller stroke, när blodkärlen anslutna till en tumör dör, tumören dör tillsammans med den.
Trots dess beprövade framgång är säkerheten en av de största problemen med läkemedlet. Eftersom det riktar sig till både tumörer och blodkärlen som stöder dem, vill forskarna se till att de inte skadar friska blodkärl i processen. "Vi vill verkligen bota människors cancer, men vill inte att de ska dö av hjärt-kärlsjukdomar från vårt läkemedel," förklarade Jaminet.
En av utmaningarna är att det inte finns någon bra in vitro-cellodlingsmodell för blodkärl. Så för att förstå hur blodkärlen fungerar måste du göra in vivo-studier på levande djur. "Och du kan inte se inuti cellerna väldigt bra," sade Jaminet. Och det är där rymdstationen spelar - när den här typen av cell odlas i mikrogravitet, fungerar den mer som de i riktiga blodkärl på marken, enligt NASA-projektets sida.
Tidigare arbete har visat att endotelceller inte växer särskilt bra i rymden. Så detta experiment kommer att ytterligare undersöka hur endotelceller växer i en mikrogravitetsmiljö och mäter hur dessa celler svarar på behandlingen.
"Vi kommer att behandla dessa celler i rymden med vårt läkemedel. Vi kan se om svaret på läkemedlet är annorlunda i mikrogravitet än på marken," sade Jaminet under samtalet. "Och om det är så skulle det vara riktigt intressant biologi."
Anpassning till rymdfärd
Som en del av CRS-15-uppdraget kommer en besättning på 20 modiga moustronauter att flyga till rymdstationen för att hjälpa forskare att bättre förstå hjärn-tarmförbindelsen. Forskare vet att populationen av bakterier i tarmen har en inverkan på din allmänna hälsa. När uppdragen blir längre och mänskligheten går längre ut i rymden, är det viktigt att vi förstår hur rymdflukt påverkar människors mikrobiom.
Fred Turek och Martha Vitaterna, forskare från Northwestern University, är de viktigaste utredarna för uppdragetRodent Research-7, som kommer att undersöka hur rymdmiljön påverkar samhället av mikroorganismer - kallad mikrobiota - i mage-mag-tarmkanalen.
"Det är svårt att föreställa sig hur du kan bli upphetsad över fekala prover," skämtade Vitaterna under telefonkonferensen. "Men tro mig, vi är verkligen glada över fekala prover." Hon fortsatte med att förklara att undersökning av bakterier i fekala prover är ett bra sätt att kartlägga de typer av bakterier som finns i själva tarmen.
Detta är det längsta rymdflytsexperimentet för gnagare hittills, vilket gör det möjligt för forskare att titta på vad de långsiktiga förändringarna är som svar på rymdflukt. Men de tittar inte bara på mag-tarmkanalens mikrobiom. De kommer också att titta på en mängd andra fysiologiska system som är kända för att reagera på eller påverka reaktionen från tarmmikrobiomet - som immunsystemet, ämnesomsättningen och døgnrytmen, vars senare driver sömn.
Forskarna sa att de hoppas att denna studie kommer att ge en mer omfattande bild av hur dessa olika system interagerar och hur de svarar på rymdmiljön. [Varför skickar vi djur till rymden?]
Framtida rymdmat
När uppdragen blir längre, och vi vågar längre ut i rymden, kommer besättningarna att behöva kunna odla sin egen mat. Om du gör det skulle det minska leveranserna de skulle behöva ta med, och det har också hälsofördelar. Med tillägget av Veggie-växtkamrarna på rymdstationen har NASA ett sätt att säkerställa att besättningarna har tillgång till färska livsmedel, som hittills huvudsakligen har bestått av sallad.
Men det kan snart förändras efter att Mark Settles vid University of Florida skickat en sändning av Space Algae till den kretsande utposten.
Varför alger? Förutom att vara en potentiell matkälla, är alger också användbara som en biobaserad råvara (vilket innebär att anläggningen kan användas vid tillverkning av material som plast och papper), säger forskarna.
Alger är oerhört effektiva med att använda lågintensiva ljusförhållanden för fotosyntes - perfekt för växling på bana. Det finns emellertid en stor oro: De flesta arter av alger växer bäst i vätska, men vätskor uppför sig inte samma i rymden som de gör på jorden.
Settles förklarade att besättningen kommer att försöka odla flera stammar av alger i andningsbara, plastpåsar i Veggie-anläggningens tillväxtkamrar som redan finns ombord på rymdstationen. Levande algprover kommer att returneras till jorden i slutet av uppdraget, så teamet kan studera och identifiera vilka gener som hjälper alger att växa bäst i mikrogravitet. Genom att identifiera generna förknippade med snabbare tillväxt hoppas de att så småningom konstruera algerna för massproduktion i rymden. [Plants in Space: Photos by Gardening Astronauts]
Mer effektiv avfallshantering
Som en del av experimentet Micro-12 skickar John Hogan och andra forskare vid NASA: s Ames Research Center ett parti av Shewanella bakterier till rymdstationen. Överallt i kroppen, Shewanella bakterier utgör ingen skada för astronauterna; de finns ofta på platser som matsmältningskanalen såväl som på tänderna.
Dessa organismer kan växa på metallelektroder och konvertera organiskt avfall (till exempel urin) till elektrisk kraft. Hogan sa att forskning inom mikrobiella bränslecellsteknologier, inklusive arbete i hans labb, utvecklar sätt att behandla avloppsvatten samtidigt som det skapar el för att driva processen.
Detta experiment kommer inte bara att utforska hur Shewanella utför i mikrogravitet, men kommer också att analysera hur biofilmer - formatet i vilket Shewanella kommer att växa - reagera på rymdmiljön. Tack vare en uppsättning specialkameror har forskarna tillgång till en 3D-vy av biofilmen och kan övervaka eventuella förändringar.
Varför är NASA så intresserad av dessa organismer? Mikrobiella bränsleceller är ett utmärkt sätt att behandla avloppsvatten. De kan kompensera strömbehovet genom att samtidigt producera el medan hanterar avfall. När människor går in på framtida uppdrag med lång varaktighet kommer de att behöva en högre grad av självhållbarhet. Mikrobiella assisterade processer kan hjälpa till att tillhandahålla det, sade forskarna.
