Proč do vesmíru vysíláme lidské tkáně na čipech?

Během pobytu astronautů na palubě Mezinárodní kosmické stanice dochází v jejich tělech k celé řadě degenerativních změn, které běžně vídáme u lidí na Zemi, například jako průvodní jev stárnutí lidského organismu. Velkou otázkou je, jak dlouho je potřeba studovat člověka, nebo dokonce lidské buňky, aby se dal dohromady dostatek dat k tomu, aby se daly dělat nějaké závěry. Léta biomedicínského výzkumu ve vesmíru ukázala, že právě ve vesmíru dochází k urychlení některých procesů spojených se stárnutí. Je tedy otázkou, proč bychom tuto skutečnost nemohli využít ve výzkumu problematiky stárnutí?

Vědci z amerického National Institutes of Health (NIH - velká výzkumná instituce amerického ministerstva zdravotnictví) se spojili s NASA a SpaceX a raketa Dragon, 5. prosince 2018, vynesla na oběžnou dráhu a následně na palubu Mezinárodní kosmické stanice náklad, složený z několika desítek biočipů - malých zařízení, určených pro modelování různých funkcí tkání a orgánů. Tyto čipy umí modelovat různé aspekty činnosti lidského imunitního systému. Následovat bude výzkum činnosti plicní tkáně, ledvin, kostí a chrupavek a tzv. krevně-mozkové bariéry.

Ve stavu mikrogravitace můžeme lépe sledovat biofyziku růstu buněk, a např. krystalizace proteinů probíhá v prostředí mikrogravitace daleko rovnoměrněji. Experimenty ve vesmíru nám tak nejen umožňují lepší pochopení biologických procesů. Jsou také velmi zajímavé z hlediska vývoje nových léčiv, například těch, které zpomalují následky stárnutí, ale i léčiv, které nám jednou mohou být pomocníkem při terapii chorob se stárnutím spojených.

Pro první experimenty s tkáňovými čipy ve vesmíru, vytvořil tým z Kalifornské univerzity soubor čipů, složených z imunitních buněk, buněk kostní dřeně a endotelových buněk (tvořících cévy). Ty jsou pak na ISS uloženy na 14 dnů do speciálních inkubátorů a pak zamraženy a při vhodné příležitosti budou odeslány na Zemi k analýzám.

Další várku čipů obdrží ISS v únoru 2019. Tentokrát půjde o model tzv. hematoencefalické bariéry. Jde o cévní tkáň představující komunikaci mezi mozkovou trkání a krevním oběhem. Tento výzkum může sehrát důležitou roli ve vývoji nových léků, působících v mozku. A nakonec se chystá ještě jedna série experimentů a to na duben 2019.

O všech těchto zajímavých experimentech se na tomto blogu ještě určitě dočtete.

Další informace k tomuto výzkumu naleznete zde...  

Zdroj:

https://directorsblog.nih.gov/2018/12/04/blast-off-sending-human-tissue-chips-into-space/

Foto: Josh Valcracel/NASA

HN EGO: ŘÍKEJTE MI "PANE SESTRO"

Zvolili si povolání, v nichž vyčnívají proto, že jsou muži. Každý ze tří profesionálů se s tímto problémem vypořádává po svém, ale všichni svůj obor milují. Není na něm ostatně nic "typicky ženského".

Z vyprávění tří mužů se skvělým vzděláním i životními zkušenostmi vyplývá ještě jedna, nikoliv nepodstatná drobnost: jejich nasazení v péči o druhé působí stejně mužně jako cokoliv jiného. Podle všeho by úplně stačilo, kdybychom se tomu konečně přestali divit. Více si můžete přečíst ve článku, který vyšel v magazínu Hospodářských novin.

KOSMICKÉ LÉKY - IMUNOTERAPIE Z VESMÍRU

Mnoho protirakovinných léků, jako je například imunoterapeutikum Keytruda od firmy Merck, jsou roztoky naředěných velkých molekul monoklonálních protilátek ve fyziologickém roztoku, které musí být podávány intravenózně v pomalé infuzi mnoho hodin v nemocnici. Nicméně farmaceutické společnosti, jako je např. společnost Merck, hledají způsoby, jakými by bylo možné léky vyrábět, jako vysoce koncentrované krystalické suspenze, které je možno podat jednoduše ve formě podkožní (subkutánní) injekce, a to během jedné návštěvy lékaře. Tým výzkumníků farmaceutické společnosti Merck využívá prostředí mikrogravitace na palubě Mezinárodní kosmické stanice, k vývoji takových forem léků, které se budou pacientům snadno podávat. 

Komerční starty pro medicínu...

Výzkum se začal prakticky realizovat v únoru 2017, kdy k ISS odstartovala nákladní kosmická loď Dragon SpaceX CRS-10. Záměrem vědců je vyvinout technologii, která umožní růst vysoce uspořádaných krystalických struktur terapeutické monoklonální protilátky Keytruda®. Vědecký tým se zaměřuje nejen na zlepšení možností v oblasti způsobu podávání léků, ale také na nové možnosti procesu čištění léků, zlepšování jejich stability v případě skladování.

Na palubě ISS je také prováděno mnoho experimentů, které jsou zaměřeny na problematiku krystalizace proteinů a chemické struktury (designu) léků. Monoklonální protilátky mají jednu negativní vlastnost a tou je jejich špatná rozpustnost. U vysoce koncentrovaných léků, jako je právě Keytruda to je problém. Kdyby bylo možné vyrábět vysoce kvalitní krystalické suspenze monoklonálních protilátek, umožnilo by to farmaceutickým firmám, jako je Merck, změnit způsob aplikace léku z intravenózního, tedy infuzního podání, na podání injekční. To by významě přispělo ke zlepšení kvality života pacientů. Takový způsob podání by jednak šetřil čas, a také by snižoval náklady na léčbu.

Od raketoplánů k ISS...

Foto: NASA/CASIS

Tento výzkum navazuje na experimenty z éry raketoplánů, kdy vědci ze společnosti Merck na oběžné dráze pracovali na přípravě krystalické suspenze interferomu alfa. Poznatky, získané na palubě raketoplánu později vědci uplatnili při vývoji nového typu monoklonálních protilátek. Monoklonální protilátky tvoří většinu léků, určených pro tzv. biologickou léčbu. Bohužel, krystalizace těchto látek v běžných podmínkách na Zemi je velice obtížná. To je také důvod, proč pro zefektivnění výzkumu, společnost Merck spolupracuje s NASA a realizuje své experimenty na palubě ISS. Minimalizace vlivu gravitace má za následek, vznik vysoce kvalitních krystalů, které jsou více uspořádané. Vědci společnosti Merck doufají, že krystalizací terapeutických monoklonálních protilátek na palubě ISS, získají více poznatků o klíčových proměnných ovlivňujících růst krystalů, které by pak mohly být aplikovány při výrobě těchto protilátek na Zemi. 

Výzkum na ISS snižuje náklady na vývoj léků...

Produkce vysoce kvalitních krystalických suspenzí monoklonálních protilátek umožní vytvořit formu léku, který bude možné podávat injekčně (a nebude nutné zatěžující intravenózní podávání), ba co více, výzkum na palubě ISS by mohl vést také k lepší čistotě léku a také ke zlepšení možností jeho skladování. Většina monoklonálních protilátek má dnes velmi omezenou dobu trvanlivosti. Jejich další nevýhodou je, že musí být skladovány v chladu většinou ve velkých chladících boxech. Snahou vědců, které má napomoci právě vývoj, který je realizován na palubě ISS, je vyvinout léčiva, která budou stabilní i při pokojové teplotě a budou mít delší expirační dobu. To všechno pak samozřejmě vede k výraznému snížení nákladů na léčbu. 

Protein Crystalisation Facility, Foto: NASA/CASIS

V současné době jsou monoklonální protilátky produkovány za použití fermentace buněčné kultury, následované několika kroky k čištění a izolaci účinné složky z fermentační půdy metodou nazývanou chromatografie. Tento proces čištění je účinný, ale je také velmi časově náročný a nákladný. Merck se pokouší celý proces zkrátit tím, že k čištění bude docházet již při samotné izolaci účinné látky z fermentační půdy, to by pak samozřejmě celý proces zkrátilo a zlevnilo.

Z vesmíru na Zemi...
V rámci mise SpaceX-10 byly na ISS dopraveny vzorky monoklonálních protilátek v různých fázích čistoty, a to včetně velmi surových vzorků. Cílem bylo zjistit, jaké úrovně čistoty a krystalizace je možné dosáhnout. V současné době tým firmy Merck analyzuje výsledky. Mkroskopicky se hodnotí velikost a distribuce částic a porovnává se to s identickými vzorky, připravovanými na Zemi. Ukázalo se, že vzorky, vykrystalizované v mikrogravitaci, jsou oproti vzorkům, připraveným na Zemi, vysoce uspořádané a jednotlivé vzorky jsou podobné vzorkům interferonu alfa z experimentů, které vědci již dříve realizovali na palubě raketoplánů.

Pro analýzu vzorků vědci používají metody tzv. "biofyzikální charakterizace". Nejprve se pokouší připravit co nejkvalitnější krystaly ve vesmíru.  Pokud se podaří dosáhnout požadovaných parametrů, hodnotí se charakteristika látky a na základě které se vědci snaží připravit postup pro výrobu na Zemi. Na palubě Mezinárodní kosmické stanice se celý proces vývoje urychlí a zlevní.

Výzkumný program U.S. National Laboratory na palubě ISS znamená nové možnosti pro vývoj jak nových léků proti rakovině, tak i nových léků proti autoimunitním onemocněním. Výzkum realizovaný v rámci pilotovaných kosmických misí tak znamená novou šanci na přežití a zlepšení kvality života mnoha lidem, trpícím závažnými onemocněními. A za to všechno to úsilí rozhodně stojí.  

Zdroj: https://upward.iss-casis.org/millions-of-crystals-at-a-time/

MOZEK JAKO ZBRAŇ



U.S. National Guard

Dron krouží nad cílovou oblastí, a jeho piloti, sedící v řídícím středisku o několik tisíc kilometrů dál, sledují dění s cílem zachytit v reálném čase jakoukoliv podezřelou aktivitu. Mají v rukou supermoderní špionážní nástroj a vražednou zbraň. Dělají klíčová rozhodnutí, která jsou otázkou života a smrti. Pilot dronu ke své práci potřebuje mimořádné kognitivní schopnosti, jako je schopnost efektivního řešení problémů, rozhodování, paměť, rozlišovací schopnosti. Americká vládní agentura pro obranný výzkum DARPA se rozhodla vyvinout způsob, jak tyto schopnosti u člověka zlepšit, a to pomocí elektrické stimulace specifických struktur mozku. A já jsem se rozhodl tuto  proceduru, stejně jako testovací piloti dronů, vyzkoušet na sobě.

 

Matrix se stává realitou...

Výzkumný program TNT (Targeted Neuroplasticity Training) se zaměřuje na  možnosti bezpečné neurostimulace a účelem aktivace procesů synaptické plasticity, tedy vytváření nových synapsí, posilování již existujících synapsí, a tedy posilováním nových okruhů neuronální aktivity, což je základním předpokladem učení. Odborníci z DARPA doufají, že se jim podaří proces učení podstatně urychlit. První část výzkumného programu TNT se snaží odhalovat nervové mechanismy, umožňující mozku reagovat na stimulaci. Druhá část výzkumu pak má za úkol otestovat využití nových poznatků, a to ve spolupráci se specialisty na jazyky, zpravodajskými analytiky a ostatními vojenskými odborníky, zabývajícími se výcvikem. To vše trochu připomíná film Matrix, ve kterém se hlavní hrdina filmu Neo napojí na terminál a během několika minut si z počítače do svého mozku nahraje všechny informace a schopnosti, které potřebuje.

Mozek jako zbraň...

Vědci z Wright State University ve spolupráci se specialisty ze 711. testovací letky USAF na Wright-Pattersonově letecké základně pracují na výzkumném projektu, kterého cílem je zlepšování kognitivních schopností, jako jsou paměť, pozornost, nebo soustředění, a to pomocí tzv. transkraniální stimulace slabým stejnosměrným proudem. Právě výše jmenované kognitivní schopnosti musí mít operátoři bezpilotních prostředků nadmíru vytrénované. 



Foto: autor

Abych si dokázal lépe představit o co jde, rozhodl jsem se využít příležitosti, stát se pokusným subjektem ve výzkumném projektu, zaměřeném na transkraniální elektrickou stimulaci mozku, který realizuje Dr. Eugen Kvašňák z Ústavu biofyziky a lékařské informatiky, 3LF-UK v Praze.

 

"Projekt DARPA, který zmiňujete, se zabývá, mimo jiné, výzkumem tzv. cognitive enhancement, což jsou metody využívané, buď z terapeutických (např. u pacientů s Alsheimerovou nemocí), nebo rekreačních důvodů, ke zlepšení některé z kognitivních schopností, jako je třeba koncentrace, nebo paměť",  říká doktor Kvašňák. "Princip této transkraniální elektrické stimulace je v tom, že se mozek přes elektrody přiložené na hlavu stimuluje velmi slabým elektrickým proudem. Stejnosměrným, střídavým a nebo pulzním a nebo šumem, podle cíle, kterého chceme dosáhnout.." 

Vědci z Wright-Pattersonovy letecké základny provádí sérii experimentů a to na skupině dvaceti dobrovolníků, a sice na šestnácti mužích a čtyřech ženách, v průměrném věku 31 let. Pomocí elektrického proudu o hodnotě 2 mA, s použitím pěti elektrod, testují účinky elektrické stimulace mozkové kůry v oblasti, zvané levý prefrontální kortex. To je právě za oblast mozku, která se významnou měrou podílí na procesech, jako je pozornost, pracovní paměť, rozhodování, plánování a řešení multitasking/komplexních úkolů. Doba trvání stimulace je od 30 vteřin do 36 minut (Většina dalších, studií uvádí dobu elektrické stimulace do 20 minut). Samotný test, který vyvinuli odborníci z NASA, probíhá tak, že během elektrické stimulace mozku, mají pokusné osoby za úkol pomocí joistiku udržovat křížek uprostřed po obrazovce se pohybujícího kruhu a současně s tím na obrazovce plnit další úkoly. 

Foto: USAF

Zajímalo mě, jestli je zlepšení kognitivní výkonnosti patrné jen během samotné stimulace, nebo i nějaký čas po ní... "Ukazuje se, že ke zlepšení výkonu dochází jen v průběhu samotné elektrické stimulace.", říká doktor Kvašňák a dodává: "Přesněji řečeno, tady vlastně nejde o stimulaci jako takovou, ale jde o tzv. modulaci, tj. posilování či zeslabování neuronálních spojení či okruhů v závislosti na parametrech aplikovaného proudu a místě aplikace"

Rozhodl jsem se na vlastní kůži otestovat, jak transkraniální elektrická stimulace probíhá a rozhodl jsem se stát se testovacím subjektem. V laboratoři zrovna probíhá experiment, který má za úkol mapovat citlivost a subjektivní počitky, ke kterým v průběhu elektrické stimulace dochází. Neváhal jsem se tedy zapojit. Na hlavu jsem dostal elektrody a experiment mohl začít. Doktor Kvašňák vysvětluje: "Budeme mapovat citlivost a subjektivní počitky při různých typech stimulace. Jde o stimulaci mozku stejnosměrným proudem, anodovým, katodovým a střídavým proudem různých frekvencí. Celé to potrvá asi 40 minut."  

Ačkoliv jsem se účasti na experimentu bál, nakonec se ukázalo, že to byl zajímavý nebolestivý zážitek, kdy nejvýraznějšími příznaky byly záblesky před očima tzv. fosfeny. Ale těch experimentů, které se na Ústavu biofyziky a lékařské informatiky 3LF realizují, je více. Doktor Kvašňák vysvětluje: "V rámci výzkumu účinků elektrické stimulace na mozek děláme například tzv. kognitivní behaviorální test při kterém se vyhodnocuje výkonnost krátkodobé pracovní vizuální paměti. Testovaní dobrovolníci mají za úkol si pamatovat objekty a jejich umístění zobrazené na monitoru. Obrázky se aktualizují po pár vteřinách a úlohou dobrovolníka je rozhodnout, zda se aktuální objekty a jejich poloha  shoduje, či ne se situací o 3 kroky zpět. Srovnáváme pak skóre úspěšnosti před, během a po elektrické mozkové stimulaci. V tom je to asi podobný výzkum jako u zmiňovaných pilotů.  


A jak to vlastně s tou pamětí je? Výsledky amerických kolegů například ukazují, že se kognitivní výkonnost zlepšuje o 40%. Další moje otázka byla, jak dlouho účinky stimulace trvají? "Ukazuje se, že elektrická stimulace moduluje funkce neuronů jen při samotném provádění. Odpovídá doktor Kvašňák.

Pohled do budoucnosti

Foto: Neuralink

Americká firma Neuralink, jejíž zakladatelem je legendární americký podnikatel Elon Musk, pracuje na vývoji neurálního rozhraní mezi mozkem a počítačem a to prostřednictvím do mozku zavedené tzv. neural lace (neurální krajky), jakési ultrajemné sítě elektrod která bude sloužit jako součást interface pomocí které budeme moci mozkem schopni ovládat technologie kolem sebe, nebo třeba budeme mít přístup na internet. Myslíte si, že je to sci-fi...? Zeptal jsem se na to Dr. Kvašňáka. "Asi jako většina kluků, i  byl fanouškem sci-fi. Když dnes pozorujete, jakým tempem se realizují nedávné fantazie, tak se zdá, že jednou se většina fantazií zrealizuje, že je to jen otázka času. Zní to technicko-optimisticky, konvenuje to člověku 21. století, ale má to svojí odvrácenou stranu, a to, že až s dlouhým odstupem za technickým výzkumem a vývojem dýchavičně dobíhá etika a další humanitní vědy. To není dobře.

A co etický a ekonomický aspekt celé věci? "Obojí souvisí s probíhajícími výzkumy a jejich potenciálními aplikacemi. Hranice etického využití jsou dány jednak potencionálním poškozením pacienta, nebo obecně uživatele, a za druhé, potenciálním zneužitím. Zdravotní rizika lze minimalizovat dodržováním doporučených stimulačních protokolů (např. délka a frekvence aplikace) a vyloučením rizikových skupin, např. epileptiků. Zneužití, stejně, jako u ostatních terapeutických metod a léků asi nelze úplně zabránit."

A ekonomický aspekt? "Ten brzy ukáže praxe v souvislosti s prokázaným, či neprokázaným účinkem na tu či onu nemoc resp. kognitivní účinek u zdravé populace. Experimenty elektrické stimulace intenzivně probíhají, vědeckých článků o elektrické stimulaci za posledních 20 let jsou tisíce. Spektrum potenciálního využití je široké , od psychiatrických onemocnění až např. po bolest."

"Kdybychom to měli shrnout, tak metody elektrické stimulace mozku nejsou zas tak nové, ale možnosti jejich cílené aplikace se od antiky, kdy se  na hlavu s migrénou přikládala elektrická ryba, poněkud zlepšily. Co se zájmu o využití těchto metod americkou armádou, která na to vyčlenila jak finance, tak lidi, týče ... vnímám to pozitivně. Jednak to můžeme brát jako potvrzení, že tyto metody nejsou úplné bludy a za druhé může vojenský výzkum přinést vedlejší výsledky využitelné civilním sektorem."

Výzkumy agentury DARPA mohou tedy přinést benefity nejen armádě, ale může pomoci i civilistům a to v oblasti pokročilé protetiky, léčby poranění mozku či onoho námi zmiňovaného kognitivního tréninku.


Zdroje:

https://futurism.com/darpa-is-planning-to-hack-the-human-brain-to-let-us-upload-skills/
https://www.ibtimes.co.uk/us-military-using-brain-zapping-technology-boost-mind-power-its-fighter-pilots-1590484
http://www.nationalguard.mil/News/Article-View/Article/575705/new-york-air-national-guard-wing-trains-mq-9-pilots-and-sensor-operators-for-en/
https://cs.wikipedia.org/wiki/Transkrani%C3%A1ln%C3%AD_stimulace_stejnosm%C4%9Brn%C3%BDm_proudem

 

Ošetřovatelství - věda o lidských potřebách a kosmonautika...

Věděli jste, že v ošetřovatelství existuje specializace, která se nazývá Space Nursing, neboli "kosmické ošetřovatelství"? Jakkoliv tato informace může znít překvapivě, tak zdravotní sestry se podílejí na realizaci kosmických letů už od dob jejich počátků. A když se nad tím zamyslíte, uvědomíte si, že je to logické a úloha sester v této oblasti je velmi důležitá. Ale vezměme si to pěkně od začátku.

Co je to kosmické ošetřovatelství?

Nejprve bychom si měli ozřejmit pojem a podstatu ošetřovatelství jako takového. Jde totiž o vědní disciplínu, která se zabývá biologickými, psychickými a sociálními potřebami člověka v různých životních situacích, v nemoci i ve zdraví. Jde o velmi mladou vědní disciplínu, která v sobě snoubí poznatky vědních oborů, jako je medicína, antropologie, psychologie, sociologie a růžné technické vědy. Zdravotní sestra je laiky často a mylně považována jen za jakousi pomocnici lékaře. Ve skutečnosti je tomu tak, že zatím, co lékař léčí pacienta, úkolem sestry je zajistit vhodné podmínky lékaři k práci a pacientovi k uzdravování. Když se snažím celý problém přiblížit laikovi, vždycky to vysvětluji na příkladu srnky, která si zlomila nohu. Zvíře nezahyne na zlomeninu samotnou. Zahyne z toho důvodu, že se nenažere a nenapije a nebo jí usmrtí predátoři. A tak zatím, co lékař léčí zlomenou nohu, sestra má za úkol zajistit, aby pacient nezemřel např. hlady a kompenzuje mu i další jeho potřeby.

 

Jednou z důležitých součástí ošetřovatelství, jako vědy, je i zkoumání způsobů uspokojování potřeb lidí v různých prostředích a situacích. Rozsáhlou kapitolou této vědy je např. tzv. transkulturní ošetřovatelství, neboli kulturně-antropologické zkoumání potřeb a způsobů jejich uspokojování v různých kulturách a prostředích, ve kterých lidé žijí. V medicíně existuje obor, zvaný medicína extrémních prostředí. Letecko-kosmická medicína, potápěčská medicína atp. Nicméně existují i různé tzv. příbuzné paramedicínské obory. Jako příklad lze jmenovat z oblasti záchranářství např. tzv. TECC (Tactical Emergency Casualty Care) což je poskytování neodkladné život zachraňující péče, v nebezpečných podmínkách. Ošetřovatelsko/medicínský obor je tzv. prolonged field care, což je poskytování intenzivní péče v obtížných podmínkách. No a obor, o který jde nám je tzv.  aerospace nursing, neboli letecko kosmické ošetřovatelství.

 

Zatím, co lékaři se zabývají problematikou fyziologických reakcí lidského organismu na prostředí kosmického letu a řešením případných zdravotních potíží astronautů, oblast zvaná "space nursing" se zaměřuje na výzkum a aktivní vyhledávání a uspokojování biologických, psychologických a sociálních potřeb člověka v průběhu kosmické mise a jejich zajišťování ve zdraví, ale i v případě nemoci. Spolu s ostatními obory, space nursing zkoumá kvalitu života a způsoby adaptace lidí na extrémní prostředí kosmické mise.

 

Expedice ISS 49: astronautka NASA Kate Rubins, je krátce po přistání Sojuzu v kazašské stepi v péči sestry Ruské kosmické agentury a Institutu pro Biologicko - Medicínské Problémy (IBMP), Roksany Batsmanové. (foto: NASA/Bill Ingalls)

NASA a "kosmické" sestry...

Foto: Space Nursing Society

Zdravotní sestry jsou součástí týmů, které se podílejí na přípravě a realizacích kosmických misí, už od počátků kosmonautiky. Sestry, poručice Dolores O´Hara a Shirley Sineath, byly těmy, kdo dával dohromady lékárničky, které měly na palubě kosmické lodě v rámci Projektu Mercury. Je málo známou skutečností, že jednou ze zakladatelek "kosmického ošetřovatelství", je slavná Dr. Martha Rogers, sestra, zakladatelka modelu energetických polí, který kromě jiného, pracuje s pojmy uspořádání prosředí a přizpůsobení se jedince. Martha Rogers spolu se sestrou, Lindou Plush, která spolupracuje NASA Johnon Space Center (Clinical Care Product Integrated Team), v roce 1991 založila Space Nursing Society, což je  mezinárodní organizace, která se zabývá možnostmi využívání poznatků z oblasti kosmonautiky v oblasti ošetřovatelství, tedy péče o nemocné, na Zemi. Dnes organizace sdružuje na 400 odborníků jednak z oblasti kosmonautiky, ale také z oblasti ošetřovatelství. (Pro zajímavost, i Česká republika měla ve Space Nursing Society několik let svého zástupce - a sice autora článku, tedy mě :-D).

Dnes se kosmické ošetřovatelství zabývá, jak již bylo zmíněno výše zejména problematikou přípravy pilotovaných kosmických misí, ve smyslu identifikace bio-psycho-sociálních potřeb lidí v průběhu dlouhodobého pobytu. Dále jde o spolupráci s lékaři na sledování zdravotního stavu posádek, péče o astronauty po návratu na Zemi. Důležitý je podíl specialistů na tzv. analogových studiích, tedy na simulacích různých aspektů kosmického letu a jejich účinků na člověka. Výzkum kosmického ošetřovatelství v sobě zahrnuje poznatky integrální antropologie, medicíny, psychologie a vědy o lidském faktoru a systémech podpory života. Tyto poznatky jsou získávány například v rámci studií vlivu pobytu člověka v izolovaném a uzavřeném prostředí, ze studií vlivu dlouhodobého upoutání člověka na lůžko, nebo dlouhodobé ponoření člověka do vody, studie vlivu zvýšené, nebo snížené gravitace...

To všechno jsou oblasti výzkumu, poznatky kterých lze využít v tzv. evidence based nursing, čili v péči na základě důkazů. A tak se dnes poznatky kosmonautiky využívají například v péči o staré a křehké pacienty. U lidi, dlouhodobě upoutané na lůžko po úrazech, nebo při závažných onemocněních ve stavu tzv. dekondice. U obětí únosů, dlouhodobě vězněných, živelných katastrof a mnoha dalších případech. Právě vesmír je totiž prostředí, ve kterém lze skoro v laboratorních podmínkách sledovat, jaké má člověk potřeby, tedy co je nutné k tomu, aby v přesně specifikovaných podmínkách nejen přežil, ale aby jeho život měl i dobrou úroveň kvality.

Zdroje:
https://sites.google.com/site/nursinginspace/home

https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Nursing_Society
https://settlement.arc.nasa.gov/75SummerStudy/Table_of_Contents1.html
http://www.brighthub.com/environment/science-environmental/articles/123273.aspx

Klub Rádia Junior - Kosmická medicína

V klubu Rádia Junior a na Dvojce Českého rozhlasu, jsme si s dětmi povídali o kosmické medicíně Záznam zde...

💉💊🚀🎧 📻

ANGIEX - NA PALUBĚ ISS SE VYVÍJEJÍ LÉKY PROTI RAKOVINĚ

V kosmické laboratoři na ISS se budou testovat nové možnosti léčby rakoviny. Jakýmsi modelem, na kterém se budou tyto testy v prostředí mikrogravitace provádět, budou cévní endotelové buňky. Experiment tedy testuje zejména proces vaskularizace (výstavby cévního řečiště). Tento proces totiž hraje jednu z klíčových rolí v rozvoji nádorového onemocnění. Jak nádor roste, má stále větší nároky na výživu. Zaměříme-li se na potlačení výstavby nádorového cévního řečiště, budeme moci potlačit i růst některých typů nádorů.


Léčba nádorových onemocnění, je z velké části založena na využívání pro organismus toxických látek, které mají za úkol likvidovat nádorové buňky. To je například podstatou chemoterapie. To má však své proti. Chemoterapie totiž často likviduje i buňky zdravé. Jinou, možností léčení některých nádorových onemocnění je imunoterapie. Jde o metodu, která v léčbě zhoubných onemocnění využívá protilátky.

Kosmická laboratoř...

Jak jsme se již zmínili, proces vaskularizace hraje jednu z klíčových rolí ve vývoji nádorového onemocnění. Nádor má velké  energetické nároky a proto musí být dobře cévně zásoben. A právě proces vaskularizace je jedním z procesů, který se ve vesmíru - v prostředí  mikrogravitace - dobře zkoumá. Právě proto jsou bioreaktory na palubě ISS využívány například k výzkumu v oblasti hojení ran, ve kterém hraje obnova cévního řečiště klíčovou roli. V případě projektu ANGIEX jde o to zjistit, jakým způsobem lze využívat protilátky k likvidaci nově vzniklých nádorových cév, zásobících nádorová ložiska kyslíkem a živinami. Konkrétně jde o testování toxického účinku protilátky anti-TM4SF1 na endotelové buňky ve stěně cév. Výzkum je velmi nadějný. Dosavadní experimenty prováděné na myších na Zemi  ukazují, že při použití anti-TM4SF1, dochází obvykle během 3 měsíců k výrazné regresi nádoru.

Mikrogravitace v boji s rakovinou

Lékařský výzkum v prostředí mikrogravitace s sebou přináší celou řadu zajímavých poznatků a často, světe div se, to vyjde levněji, než kdyby se prováděl výhradně na Zemi. Ekonomické analýzy ukazují, že díky ISS vědci na zemi za své experimenty ušetří desítky milionů solarů Na palubě ISS už byla realizovaná celá řada experimentů, zaměřených právě na výzkum rakoviny. Zkoumal se například vliv kosmického záření na lidskou DNA, probíhaly specializované studie, zabývající se problematikou rozvoje mozkových nádorů. Ve vesmíru se testují nové, nadějné látky, ze kterých by později mohl vzejít lék. Tento experiment je zajímavý zejména z toho hlediska, že jeho poznatky napomohou lepšímu pochopení nejen některých procesů, odehrávajících se v lidských tkáních při rakovině, ale také leccos pochopíme i v oblasti kardiovaskulárních onemocnění. Ty patří spolu s rakovinou k nejčastějším příčinám smrti v nejvyspělejších zemích světa. A nejen to. Experiment, jako je ANGIEX má tu výhodu, že díky němu mohou být vynechány i roky testování na zvířatech.

(Zdroj: NASA)

Jak ve vesmíru zvážit astronauta?

Body Mass Measurement Device (Foto: NASA)

Na palubě Mezinárodní kosmické stanice (ISS), během kosmické mise, je v pravidelných intervalech kontrolován zdravotní stav astronautů. Nejde jen o prevenci zdravotních komplikací, ale patří to i k celé řadě experimentů, které jsou na palubě kosmické stanice realizovány. Mezi ta nejzákladnější vyšetření patří také pravidelné vážení astronautů. Ale počkat... Pravidelné vážení? Jak lze astronauta zvážit, když na palubě ISS je prostředí mikrogravitace (lidově stav beztíže)? V takovém případě samozřejmě nelze astronauta zvážit, tedy ne obvyklým způsobem.

Nicméně, jak to bývá, při řešení tohoto problému si vědci vzali na pomoc fyziku. Kolik astronaut váží lze na palubě ISS zjistit pomocí dvou zařízení. Prvním z nich je Body Mass Measurement Device. Jak již samotný název napovídá, je to zařízení, které měří hmotu astronauta, a sice pomocí oscilace pružiny o přesně definované síle. Astronaut se pevně uchytí k zařízení a rozkmitá jej a to pak spočítá počet kmitů pružiny s astronautovým tělem za určitý časový úsek, což pak počítač převede např. na kilogramy (viz video). 

Space Linear Acceleration Device (Foto: NASA)

Další zařízení, které lze ke zvážení astronauta použít je SLAMMD (Space Linear Acceleration Device). Tohle zařízení vlastně pracuje na principu měření lineární akcelerace. Představte si to tak, že jste železný muž a máte za úkol tažením rozpohybovat nejprve osobní auto a pak třeba kamion. Jasně, že osobák zvládnete snadněji než kamion. Lineární akcelerace více hmotných předmětů vyžaduje větší sílu. Hůře se jejich pohyb se dá také díky setrvačnosti zastavit (viz. video). 

Kosmonautix: Cislunární medicína

Foto: nasaspaceflight.com

Jak asi většina z fanoušků Kosmonautix.cz ví, NASA plánuje ve spolupráci s Roscosmos, Kanadou, ESA a Japonskem, jako další významný projekt po ISS, postavit menší stanici, a to v tzv. cislunárním prostoru poblíž Měsíce, která zatím nese neoficiálně název Deep Space Gateway (zkráceně DSG),  či chcete-li užívat zatím poslední verzi názvu stanice, tedy LOP-G (Lunar Orbital Platform – Gateway). Stanice by měla plnit dva hlavní úkoly. Jednak by měla sloužit pro robotické a pilotované výsadky na povrch Měsíce, ale její hlavní význam je bezesporu v přípravě pilotovaného letu na Mars a testování nových technologií. A právě v této souvislosti nestojí pozadu ani výzkum v oblasti kosmické medicíny a biologie a také v oblasti života (přežití) lidí ve vesmíru. Více ve článku na webu Kosmonautix.

Plíce se ve vesmíru hojí pomaleji

Foto: NASA

Na palubě Mezinárodní kosmické stanice probíhá zajímavý výzkum, který se zaměřuje na problematiku hojení a tvorbu nové plicní tkáně v prostředí mikrogravitace.

Experiment, který připravili vědci z Texaské univerzity ukazuje, že v podmínkách mikrogravitace, se plicní tkáň hojí pomaleji, než na Zemi. Loni v srpnu vědci na ISS poslali 15 vzorků plicní tkáně, na kterých prováděli experimenty po dobu pěti týdnů. Ty samé experimenty byly paralelně prováděny také v laboratoři na Zemi. Výsledek ukázal, že na Zemi probíhaly přirozené ozdravné procesy plicní tkáně mnohem lépe, než na oběžné dráze. To je důležité vědět důležité vědět pro případ plicního onemocnění astronautů při dlouhodobých kosmických misí. 

Tenhle poznatek je velmi zajímavý také pro medicínu pozemskou. Dlouhodobé  uložení člověka na lůžku, (které se používá také, jako pozemní analog studia účinků mikrogravitace na lidský organismus), má jako jednu z možných komplikací, rozvoj zánětů plic. To vidíme hlavně u starých nemocných, např. po zlomeninách krčku kosti stehenní.

Foto: NASA/Joan Nicholas

Za normálních okolností je to právě samotné dýchání, které má pozitivní vliv na ozdravné procesy v plicích. Ve vesmíru však, podobně, jako při dlouhodobém setrvávání pacientů na lůžku, může docházet (ve vesmíru působením mikrogravitace; na lůžku nepřirozeným vektorem působení gravitace) ke zpomalení těchto ozdravných procesů, např. důsledkem změn distribuce tělesných tekutin, či stagnací hlenu v plicích.

Exeriment je součástí rozsáhlého výzkumného projektu celým názvem , The Effect of Microgravity on Stem Cell Mediated Recellularization - The Effect of Microgravity on Stem Cell Mediated Recellularization (Lung Tissue), který zkoumá možnosti využití kmenových buňek, pro léčbu plicních onemocnění. Výzkum na palubě ISS je zajímavý zejména z bioinženýrského hlediska, kdy je sledován růst nové plicní tkáně - tzv. recelularizace, při dodávání růstových faktorů.

Poznatky výzkumu budou mít využití například v transplantologii, kdy pomohou ve snahách o zamezení rejekce-odmítnutí transplantovaného orgánu pacientovým organismem.

Zdroj: https://www.chron.com/news/nation-world/space/article/Research-shows-lungs-heal-more-slowly-in-space-a-12714421.php#photo-15152852

Mezi životem a smrtí

foto: flickr; opensource

Nová studie přišla s tvrzením, že poté, co se vám zastaví srdce, ve vašem mozku probíhá ještě asi 10 minut celá řada procesů. Naše porozumění tomu, co se děje při tom, když umíráme je  jen rámcové. Srdce přestane bít a my umíráme. Dýchání a krevní oběh se zastavují. Životní pochody se také zastavují. A nebo ne?  Možná, že se toho děje mnohem více.

I když naše srdce už stojí, mozek pracuje dál. Pár okamžiků před smrtí, elektrická aktivita vašeho mozku zesílí. Nikdo vlastně neví, proč se to děje. Možná je to tím, že se začíná projevovat nedostatek kyslíku. Od okamžiku, kdy se vám zastaví srdce, jste při vědomí ještě tak 2-20 vteřin. Tedy při vědomí, je asi silné sousloví. Spíše je to tak, že vnímáte, co se kolem vás děje. To vaše mozková kůra spotřebovává poslední zbytky kyslíku. Je to ta část mozku, která zodpovídá za myšlení a rozhodování. Je to také ta část mozku, která zodpovídá za to, že na podněty ze smyslů, reagujeme tzv. reflexní aktivitou. Ta začíná vyhasínat a váš mozek má poslední minuty života. V mozkových buňkách se začínají aktivovat chemické procesy, které vedou k jejich definitivní smrti. 

Jedině nepřetržité pumpování kyslíku pomocí kardiopulmonální resuscitace je tím, co stojí mezi vámi a vaším definitivním koncem na tomto světě. Nedostává-li se vašemu mozku dostatek kyslíku, tak umírá. A i když většina mozku už podlehla, paměťová centra, tedy oblasti, uchovávající naše vzpomínky, hospodaří s posledními zbytky kyslíku. A právě díky tomu nám ve finálních okamžicích života, začnou před očima defilovat vzpomínky na ty nejemotivnější zážitky, které jsme v minulosti prožili. To vše může trvat, ještě kolem deseti minut. A pak vše končí. Nebo ne?

Studie americko - kanadsko - indického vědeckého týmu zjistila, že ještě dva dny po té, co je člověk prohlášen za mrtvého, v lidském těle pracuje ještě asi 1000 genů. Tyto geny mají za normálních okolností v lidském těle důležitou funkci. Jde o geny, které kódují mechanismy, stimulující zánětlivé stresové reakce. Zajímavé je, že mnoho z těchto genů se aktivuje již v období embryonálního vývoje.

Zajímavé je také to, že některé z těchto genů kódují změny, které vedou k rozvoji rakoviny. "Ale proč by tělo zahájilo růst rakoviny i 2 dny po smrti?" ptají je vědci. " K čemu je rakovina v mrtvém těle?" To co se děje kolem lidské smrti je skutečně stále zahaleno tajemstvím.

Zdá se že proces smrti je mnohem komplexnější a složitější, než jsme si mysleli. A my si na základě nových vědeckých poznatků musíme znovu pokládat základní existenční otázky, ze kterých je tou nejdůležitější otázka co je to vlastně smrt...

Pouze čas a další výzkum nám snad pomůže poodhalit to, co se s námi děje poté, když se naše srdce definitivně zastaví.

 

Zdroj - v angl. originále:
https://www.facebook.com/ScienceNaturePage/videos/1270006676464921/
Podle studie: Front Hum Neurosci. 2013; 7: 533.
Published online 2013 Sep 11.  doi:  10.3389/fnhum.2013.00533
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3769617/