 |
| Cleveland Clinic/Foto: Wikipedia |
Nové obzory v biomedicínském výzkumu...
Vstupujeme do nové éry, kde hranice mezi Zemí a vesmírem se stávají stále méně významné. Komerční kosmonautika, dříve doménou pouze státních agentur a velkých korporací, nyní otevírá své dveře soukromým a státním výzkumným institucím, včetně výzkumných klinik, nemocnic a farmaceutických a biotechnologických firem. Tato nová éra přináší s sebou nové možnosti, které mohou revolucionizovat biomedicínský výzkum.
Kosmický prostor nabízí jedinečné prostředí pro studium života. Mikrogravitace, kosmické záření a extrémní teploty jsou jen některé z faktorů, které mohou ovlivnit biologické procesy a mechanismy na základní úrovni. Studium těchto procesů může přinést nové poznatky do oblasti medicíny, biologie a farmakologie.
Nemocnice a výzkumné kliniky mohou nyní využít těchto jedinečných podmínek k provádění experimentů, které by na Zemi nebyly možné. Toto může vést k objevu nových léčebných postupů a léků, které by mohly změnit životy lidí po celém světě.
Farmaceutické a biotechnologické firmy také vidí v kosmickém prostoru obrovský potenciál. Mnoho léků a léčivých látek je vyráběno pomocí biotechnologických procesů, které mohou být ovlivněny podmínkami v kosmickém prostoru. Studium těchto procesů může vést k vývoji nových a efektivnějších metod výroby léků.
Komerční kosmonautika tedy představuje nový, dosud neprobádaný terén pro biomedicínský výzkum. Je to oblast plná možností, které čekají na objevení. Ať už jde o vývoj nových léků, studium lidského těla v extrémních podmínkách, nebo pochopení základních biologických procesů, kosmický prostor nabízí nové a vzrušující možnosti pro vědu a medicínu. Vstupujeme do nové éry, kde hranice mezi Zemí a vesmírem se stávají stále méně významné, a kde biomedicínský výzkum je připravený vstoupit do dosud neprobádaných oblastí.
Tato kapitola je jen začátek naší cesty do neznáma. Představíme si, jak se kosmický výzkum mění a jak tyto změny ovlivňují biomedicínu. Představíme si také některé z nejnovějších a nejvíce vzrušujících projektů v oblasti kosmického biomedicínského výzkumu. Připravte se na cestu, která vás zavede za hranice naší planety a do srdce nejmodernějších výzkumných laboratoří. Vítejte v éře kosmických nemocnic.
Senescence - Klíč k pochopení stárnutí v kosmickém prostoru...
Jedním z nejambicióznějších biomedicínských výzkumných projektů, který byl během komerční kosmické mise realizován, je studium procesu zvaného senescence, neboli buněčné stárnutí. Tento proces, kdy buňka stárne a přestává se dělit, ale neumírá, tak se hromadí v tkáních po celém těle. Tento výzkum jaštiťuje společnost provozující síť špičkových nemocnic Mayo Clinic, konkrétně její výzkumné centrum Robert and Arlene Kogod Center on Aging.
Senescentní buňky se mohou hromadit s věkem v různých tkáních. Tyto buňky jsou spojeny s různými stavy, jako je křehkost a mnoho nemocí, včetně nemocí u dětí. Studium těchto buněk a jejich chování v kosmickém prostředí by mohlo přinést nové poznatky o stárnutí a jeho vlivu na lidské tělo.
Výzkum senescence by mohl mít také velký význam pro delší vesmírné mise, jako je například cesta na Mars. "Mise na Mars může být velmi obtížná k realizaci, pokud nenajdeme způsoby, jak sledovat zátěž senescentních buněk," říká Dr. Kirkland. Na základě tohoto výzkumu by se potenciálně mohly použít látky nazývané senolytika, které selektivně odstraňují senescentní buňky.
Během mise Axiom - 1 byly posádce odebrány vzorky krve a dalších tělesných tekutin, aby se sledovaly markery senescentních buněk před startem a po návratu na Zemi. Součástí mise budou také normální lidské buňky v nádobách, aby se zjistilo, zda tyto buňky v kosmickém prostředí senescují.
Tato kapitola nám ukazuje, jak může kosmický výzkum přispět k našemu pochopení stárnutí a jeho vlivu na lidské zdraví. Studium senescence v kosmickém prostředí by mohlo otevřít nové možnosti pro léčbu řady stárnoucích souvisejících stavů a nemocí, a tím přispět k prodloužení zdravého života lidí po celém světě.
Do vesmíru pro inspiraci...
Vesmírná expedice Inspiration4, která se vydala na cestu kolem Země 15. září 2021, symbolizuje významný pokrok nejen v oblasti kosmických cest, ale také v oblasti studia lidského zdraví. Tato jedinečná mise, která byla první, kde posádku tvořili pouze civilisté, přinesla na palubě řadu výzkumných iniciativ, které mohou rozšířit naše chápání fungování lidského těla v kosmickém prostředí.
Jedním z hlavních projektů bylo zkoumání, jak se lidské tělo adaptuje na gravitaci po návratu z vesmíru. V mikrogravitaci ztrácíme orientaci, což může vést k kinetóze a dezorientaci. Tento výzkum, který vedl Dr. Shelhamer z Johns Hopkins University, se zaměřuje na to, jak tato mikrogravitace ovlivňuje naše vnímání a držení těla.
Další zajímavý projekt spočíval ve využití miniaturizovaného ultrazvuku Butterfly iQ+ k monitorování změn ve struktuře a pohybu tělesných tekutin během kosmického letu. Tento kompaktní ultrazvukový přístroj může poskytnout cenné informace o tom, jak se tělo přizpůsobuje životu ve vesmíru.
V rámci mise byla provedena také studie neurokognitivního výkonu, která se zaměřuje na to, jak stres z kosmického letu ovlivňuje chování a výkon posádky. Tento projekt, který vedl Dr. Basner z University of Pennsylvania, může pomoci připravit budoucí astronauty na náročnosti kosmických cest.
Kromě toho mise Inspiration4 testovala novou technologii pro analýzu krve a slin během letu. Tato technologie, vyvinutá Dr. Zenhausernem z University of Arizona, umožňuje sledování specifických biomarkerů v reálném čase, což by mohlo poskytnout cenné informace o tom, jak se lidské tělo adaptuje na život ve vesmíru.
Všechny tyto projekty představují významný pokrok v oblasti kosmického výzkumu a mají potenciál zlepšit bezpečnost a zdraví astronautů na budoucích kosmických misích.
Mise Inspiration4 však nebyla jen o vědeckém výzkumu a pokroku lidského zdraví. Byla to také cesta k zvýšení povědomí o práci St. Jude Children's Research Hospital a k dosažení cíle získat 200 milionů dolarů pro nemocnici. Na palubě byl dokonce pátý člen posádky - plyšové štěně, symbol speciálně vycvičených psů v nemocnici.
Členka posádky, zdravotnice Hayley Arceneaux, vzala s sebou do vesmíru starou fotografii sebe samé, když jí bylo 10 let a v St. Jude Children's Research Hospital procházela léčbou kostní rakoviny. Později začala v této nemocnici pracovat. Tato mise pro ni a ostatní členy posádky neznamenala jen cestu do vesmíru. Byla to také příležitost přinést naději těm, kteří zůstávají na Zemi. Mezi experimenty plánovala Hayley zavolat některým pacientům St. Jude přímo z vesmíru, čímž překlenula propast mezi vesmírem a Zemí a přinesla světlo naděje do životů těch, kteří to nejvíce potřebují.
Kmenové buňky s vesmíru...
Jednou z významných klinik, výzkum kterých je realizován na oběžné dráze je nemocnice Cedars Sinai se sídlem v Los Angeles. Zdejší experti zkoumají možnosti využití vesmírných technologií pro výrobu kmenových buněk, modelování patologických procesů a rozšiřování možností 3D biotisku. Tajemství efektivnější výroby velkých dávek kmenových buněk by mohlo spočívat v podmínkách téměř nulové gravitace ve vesmíru. Kmenové buňky by se v budoucnosti mohly vyrábět metodou tzv. biomanufakturingu, což typ výroby kmenových buněk, který využívá biologické materiály, jako jsou mikroby, k výrobě látek a biomateriálů vhodných pro použití v preklinických, klinických a terapeutických aplikacích.
Modelování patologických procesů, využívají vědci ke studiu nemocí a možných léčebných postupů replikací plně funkčních struktur - ať už s využitím kmenových buněk, organoidů (miniaturizovaných 3D struktur pěstovaných z lidských kmenových buněk, které napodobují lidskou tkáň), nebo jiných tkání. Výzkumníci zjistili, že po dlouhodobé expozici těla nízkogravitačním podmínkám dochází k urychlené ztrátě kostí a procesům zrychleného stárnutí. Vytvořením modelů na základě tohoto urychleného procesu stárnutí mohou vědci lépe pochopit mechanismy stárnutí a progrese nemocí.
Hlavní problém s produkcí některých materiálů na Zemi spočívá v hustotě způsobené gravitací, která ztěžuje expanzi a růst buněk. Ve vesmíru, kde jsou hodnoty gravitace velmi nízké, je například možné pomocí 3D tisku vytisknout jedinečné tvary a produkty, jako jsou organoidy nebo kardiální tkáně, které by na Zemi nebylo možné replikovat.
Co se týká výroby kmenových buněk, tam je důležité pochopení toho, jak jsou některé jejich základní vlastnosti ovlivněny mikrogravitací. Mezi tyto vlastnosti patří potence, neboli schopnost kmenové buňky obnovit se, a diferenciace, schopnost kmenových buněk přeměnit se na jiné typy buněk. Pochopení některých účinků vesmírného letu na kmenové buňky může potenciálně vést k lepším způsobům výroby velkého množství buněk v nepřítomnosti gravitace.
Výzkum osteoporózy, zraku astronautů a mozku a míchy ve vesmíru...
Kdybychom se podívali na pravidelná hodnocení nejlepších amerických zdravotnických zařízení, tak bychom viděli, že se na předních místech pravidelně umisťuje Cleveland Clinic. Více než 11 nemocnic a 19 dalších zdravotnických center v USA, Kanadě, a také ve Spojených arabských emirátech poskytuje špičkovou péči, která je pravidelně hodnocená předními místy v hodnoceních kvality zdravotnických zařízení.
Od roku 1995 Cleveland Clinic spolupracuje s NASA na řadě projektů, zabývajících se výzkumem v oblasti zdraví astronautů. Vědci z Cleveland Clinic se věnují např. problematikou distribuce tělesných tekutin v podmínkách mikrogravitace, zabývají se problematikou osteoporózy a zraku astronautů. V rámci soukromé kosmické mise Axiom-1, která proběhla v roce 2022, byl například také realizován vědecký projekt, který se zaměřoval na vliv mikrogravitace na mozek a míchu astronautů.
Kosmická medicína v Charité...
Nemocnice Charité v Berlíně, jedna z předních lékařských institucí v Evropě, se aktivně věnuje výzkumu v oblasti kosmické medicíny prostřednictvím svého Centra pro kosmickou medicínu Berlín (ZWMB). Toto centrum bylo založeno v roce 2000 ve spolupráci s Německou kosmickou agenturou (DLR) a od té doby se stalo klíčovým hráčem v oblasti kosmického výzkumu.
Centrum ZWMB spojuje šest různých klinik a institutů nemocnice Charité, což umožňuje multidisciplinární přístup k výzkumu. Hlavním cílem je zkoumat, jak vesmírné prostředí ovlivňuje lidské tělo, zejména v oblastech jako je mozek, kardiovaskulární systém a buněčná biologie. Kromě toho se centrum věnuje studiu dopadů izolace a extrémních prostředí, což je klíčové pro přípravu na dlouhodobé vesmírné mise.
Jedním z hlavních výzkumných témat je vliv izolace a extrémního prostředí na člověka. Výzkumníci zkoumají, jak dlouhodobý pobyt v izolovaných a uzavřených prostředích, jako je například antarktická výzkumná stanice, ovlivňuje fyziologii, psychologii a chování člověka. Tyto studie nabízejí cenné informace pro přípravu astronautů na dlouhodobé vesmírné mise, kde budou čelit podobným výzvám.
Dalším významným projektem je výzkum prováděný na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS). Projekty jako Thermolab a Circadian Rhythms zkoumají, jak se lidské tělo přizpůsobuje podmínkám beztíže, zejména v oblasti termoregulace. Výsledky těchto studií nejenže pomáhají lépe připravit astronauty na vesmírné mise, ale také nabízejí cenné informace pro lékařskou komunitu na Zemi.
Celkově se výzkum prováděný v Centru pro kosmickou medicínu Berlín (ZWMB) zaměřuje na hluboké pochopení výzev, kterým čelí lidé v kosmickém prostředí, a hledá řešení, která by jim pomohla lépe se přizpůsobit a prosperovat v těchto extrémních podmínkách.
Závěr...
V tomto článku jsme se seznámili s průkopnickými nemocnicemi v USA a Evropě, které se aktivně podílejí na lékařských experimentech v rámci kosmických misí. Tyto instituce kombinují lékařskou vědu s kosmickým výzkumem, což vede k novým poznatkům o lidském těle a jeho reakcích v extrémních podmínkách vesmíru. Tato interdisciplinární spolupráce nabízí nové možnosti pro léčebné postupy a rozšiřuje naše chápání o vlivu vesmírného prostředí na zdraví. Jak se kosmický výzkum a medicína stále více prolínají, můžeme očekávat další průlomové objevy v blízké budoucnosti.
Zdroje:
https://www.actionnews5.com/2021/09/16/spacex-inspiration4-space-launch-raises-millions-st-jude-childrens-research-hospital
https://www.bcm.edu/academic-centers/space-medicine/translational-research-institute/research/commercial-spaceflight/inspiration4-mission
https://www.cedars-sinai.org/newsroom/leveraging-space-to-advance-stem-cell-science-and-medicine/)
https://www.nasa.gov/feature/glenn/2020/history/nasa-partnered-with-cleveland-medical-experts-to-study-astronaut-health
https://charite-in-space.de/
https://charite-in-space.de/portfolio/brain-cognition-and-cardiovascular-system/)
https://charite-in-space.de/portfolio/functional-anatomy-and-cell-biology/)
https://charite-in-space.de/portfolio/yukon-arctic-ultra/
Foto: Axiom Space, Wikimedia - Inspiration4
