Situată la o distanță de aproximativ 330 de kilometri deasupra noastră, Stația Spațială Internațională (ISS) este, cu siguranță, una dintre cele mai emblematice realizări ale speciei noastre. Dacă aveți un spirit ce înclină spre extrema sceptică și doriți să vă convingeți de existența sa, o puteți observa cu ochiul liber cum „zboară” pașnic în orbita joasă a Pământului. Singurele lucruri de care aveți nevoie sunt un cer senin și website-ul creat de NASA, cu ajutorul căruia puteți afla ora și cea mai apropiată locație în care va fi vizibilă Stația Spațială.
Încă din toamna anului 2000, la bordul său locuiesc și își desfășoară activitatea echipe internaționale de astronauți, fiecare dintre ei având rolul de a asigura buna funcționare a modulelor, dar și de a realiza diferite experimente științifice. Domeniile de studiu vizate includ astronomia, meteorologia, chimia materialelor și, poate cel mai important, comportamentul organismului uman în spațiul cosmic.
Fie că plănuim să traversăm distanțe considerabile pentru a coloniza alte planete sau căutăm să aprofundăm înțelegerea biologiei noastre cu scopul de a vindeca maladii actuale, cercetările de la bordul acestui laborator plutitor au un rol esențial.
Datorită localizării sale în orbita joasă a Pământului, Stația Spațială dispune de un mediu unic, în care toate obiectele se află într-o stare de imponderabilitate. Acest aspect este dat de diminuarea forței de atracție gravitațională a Pământului și poartă numele de microgravitație. Puteți desigur să vă amuzați cu filmulețe de pe YouTube, de modurile ciudate în care se comportă apa, alimentele sau un yo-yo în gravitație redusă.
Dar pentru celulele noastre spațiul este un mediu neprietenos.
S-a observat, astfel, că microgravitația cauzează pierderea masei musculare și a densității osoase, reduce imunitatea organismului și accelerează îmbătrânirea celulară. În schimb, toate aceste modificări creează oportunități noi pentru studiul biotehnologiei, într-un mod inaccesibil pentru laboratoarele terestre.
Astfel, cea mai recentă inovație din domeniul bioingineriei spațiale este reprezentată de „Chip-urile Tisulare”.
Acestea sunt dispozitive de dimensiuni mici, populate cu diferite tipuri de celule, legate de o matrice proteică și conectate printr-o rețea de canalicule. În acest mod, chip-urile formează adevărate organe în miniatură, ce permit studiul bolilor într-un mediu apropiat condițiilor din organismului uman.
Aplicațiile lor variază de la studiul medicinei regenerative la cercetarea farmaceutică și chiar studiul senescenței celulare. Mai mult, datorită mediului cu microgravitație de pe Stația Spațială, modificările de la nivel celular au loc într-un mod accelerat, obținându-se rezultate ce ar dura luni sau chiar ani pe suprafața terestră.
Pentru a fi considerate un sistem ce reproduce cu acuratețe funcția organului studiat, chip-urile cu celule trebuie să îndeplinească trei proprietăți importante:
- să dispună de o structură tridimensională;
- să fie alcătuite din tipuri multiple de celule;
- să fie conectate printr-o rețea de micro-canale ce transportă fluide.
Odată îndeplinite aceste condiții, cercetătorii pot adapta dispozitivul în funcție de natura studiului. Spre deosebire de culturile de celule bidimensionale, modelul 3D asigură o structură fidelă a arhitecturii organismului, ce permite o mai bună observare a modului în care celulele sunt interconectate.
Efectul microgravitației devine important în studiul eficacității și a siguranței anumitor medicamente. Având o rată de diviziune și un metabolism accelerat, celulele răspund prompt la compușii farmaceutici introduși în sistemul vascular al dispozitivului. De asemenea, deoarece chip-urile tisulare imită corespunzător organismul uman, rezultatele obținute au o mai mare greutate științifică.
Sunt astfel diferențiate medicamentele eficiente de cele cu toxicitate crescută sau sunt identificați compuși noi cu un important rol terapeutic.
Dispozitivele care formează modele funcționale ale ficatului, rinichiului și cordului sunt deja prezente la bordul Stației Spațiale, ajutând cercetătorii să descopere noi posibilități de prevenție și de vindecare a bolilor umane. Adevărata provocare de viitor o reprezintă amplasarea unui întreg sistem de organe pe un chip, astfel încât să fie observată relația complexă dintre acestea la o scară miniaturală.
Tehnologia din domeniul bioingineriei a avansat semnificativ în ultimul deceniu și, cu siguranță, descoperirile viitoare ne vor fi benefice atât pe Terra, cât și în călătoriile interplanetare. Astfel, următoarea dată când vedeți Stația Spațială orbitând deasupra voastră, vă puteți mândri că sunteți membru al unei specii atât de ingenioase și cutezătoare.
