Przygotowany przez naukowców z WAT eksperyment IMMUNE MULTIOMICS pokaże, w jaki sposób ludzki układ odpornościowy człowieka dostosowuje się do mikrograwitacji i innych stresorów doświadczanych na niskiej orbicie okołoziemskiej oraz jak długo zmiany te utrzymują się po powrocie na Ziemię.
Badaniem WAT zaplanowanym do wykonania na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) kieruje dr n. med. Alicja Trębińska-Stryjewska z Centrum Inżynierii Biomedycznej Instytutu Optoelektroniki Wojskowej Akademii Technicznej. Eksperyment ma pomóc w lepszym zrozumieniu lub odkryć nowe mechanizmy odpowiedzialne za zmiany ekspresji genów w komórkach układu odpornościowego w warunkach mikrograwitacji. Znajomość tych mechanizmów może w przyszłości pozwolić na skuteczniejsze zadbanie o zdrowie astronautów.
Kierowniczka eksperymentu IMMUNE MULTIOMICS wyjaśnia, że lot na Międzynarodową Stację Kosmiczną i przebywanie na niej to stresujące wydarzenie. Ludzkie ciało stara się wtedy dostosować do zmniejszonego przyciągania ziemskiego i innych czynników, które mogą mu zaszkodzić w kosmosie.
„Ważną rolę w zwalczaniu różnych zagrożeń odgrywa nasz układ odpornościowy, który stara się nas chronić, na przykład przed bakteriami i wirusami. Chcemy zbadać, czy działanie układu odpornościowego astronautów zmienia się w czasie pobytu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Jeśli tak, to czy po powrocie z misji na Ziemię wszystko wraca do normy? Mamy nadzieję, że to, czego się dowiemy, pozwoli lepiej zadbać o zdrowie astronautów w czasie kolejnych misji kosmicznych, na przykład w czasie lotu na Księżyc albo na Marsa" – tłumaczy dr Trębińska-Stryjewska.
Inspiracją do zaprojektowania eksperymentu były publikacje opisujące wyniki badań astronautów przebywających na niskiej orbicie okołoziemskiej przez dłuższy czas (od pół roku do roku). U tych astronautów stwierdzono zmiany w ekspresji genów w komórkach układu odpornościowego, co może świadczyć o zmienionym funkcjonowaniu tych komórek w warunkach mikrograwitacji. Niektóre z zaobserwowanych zmian utrzymywały się przed długi czas po powrocie z misji kosmicznej.
Naukowcy zadali sobie pytanie, czy dwa tygodnie spędzone w warunkach mikrograwitacji mogą, podobnie jak dłuższy pobyt na stacji kosmicznej, wpływać na komórki układu odpornościowego. Aby na nie odpowiedzieć, planują zbadać ekspresję genów w komórkach z krwi astronautów.
„Zmiana ekspresji genów sygnalizuje potencjalne zmiany w funkcjonowaniu komórek układu odpornościowego. Dodatkowo planujemy wykonać analizy metylacji DNA w badanych komórkach. Metylacja DNA (jeden z typów zmian epigenetycznych) nie wpływa bezpośrednio na sekwencję DNA, ale powoduje długotrwałe zmiany w ekspresji genów” – zapowiada kierowniczka eksperymentu.
W Centrum Inżynierii Biomedycznej, będącym częścią Instytutu Optoelektroniki WAT, zostanie wykonana izolacja materiału genetycznego z komórek krwi astronautów, a następnie pomiar względnej ekspresji genów oraz analiza zmian epigenetycznych (metylacji DNA) za pomocą metod wielkoskalowych, takich jak mikromacierze.
Dr Trębińska-Stryjewska zaznacza, że do tej pory wyniki badań korelacji ekspresji genów i metylacji DNA opublikowano tylko dla jednego astronauty. „Nasz eksperyment zakłada wykonanie podobnej analizy i sprawdzenie, czy zaobserwowane zmiany molekularne cofają się po powrocie na Ziemię, czy też utrzymują przez dłuższy czas. Ze względu na to, że dotychczas przebadano niewielką grupę astronautów przebywających na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej pod kątem zmian molekularnych występujących w komórkach układu odpornościowego, planowany eksperyment będzie ważnym uzupełnieniem dokonań nauki światowej” – ocenia.
Badaczka dodaje, że Pracownia Biologii Molekularnej Centrum Inżynierii Biomedycznej IOE WAT umożliwia badanie ekspresji genów oraz sekwencjonowanie materiału genetycznego pochodzącego z komórek eukariotycznych (m.in. ludzkich) lub z bakterii. Wyposażenie pracowni pozwala również na śledzenie zmian zachodzących na poziomie komórkowym pod wpływem czynników fizycznych i chemicznych. Są tam możliwe badania z wykorzystaniem hybrydyzacji in situ czy amplifikacji DNA w czasie rzeczywistym. Ponadto Centrum jest doświadczone w badaniach naukowych z udziałem ludzi, wymagających zgody komisji bioetycznej.
„Obszar naukowy, który obejmuje nasz eksperyment, to funkcjonowanie ludzkiego ciała w warunkach pozaziemskich. Uważamy, że ten temat ma duży potencjał edukacyjny i może wzbudzić duże zainteresowanie zarówno wśród dzieci, młodzieży szkolnej oraz studentów, jak i ogółu społeczeństwa” – podsumowuje naukowczyni z WAT.
Wojskowa Akademia Techniczna przeprowadzi dwa eksperymenty biomedyczne w ramach Polskiej Misji na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Obok projektu IMMUNE MULTIOMICS do realizacji na ISS został zakwalifikowany również projekt HUMAN GUT MICROBIOTA, którego kierowniczką jest prof. dr hab. Elżbieta Trafny. W drugim projekcie zbadane zostaną drobnoustroje żyjące w przewodzie pokarmowym człowieka w trudnych warunkach środowiska, a wyniki posłużą kreowaniu przyszłych strategii żywieniowych astronautów.
Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) podpisała siedem kontraktów z polskimi instytucjami i firmami na realizację eksperymentów.
Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk
kol/ agt/
Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.
