Bir çalışma, özel olarak tasarlanmış bir bileşiğin, ISS’deki farelere verildiğinde, uzay yolculuğundan kaynaklanan olağan kemik kaybıyla etkili bir şekilde mücadele ettiğini ortaya koyuyor. Bu yenilikçi gelişme, yalnızca uzun süreli mikro yerçekimine maruz kalan astronotlar için umut vaat etmekle kalmıyor, aynı zamanda şiddetli osteoporoz gibi durumlar için Dünya’da potansiyel faydalar da sunuyor.
Yeni Araştırma, tasarlanmış bir bileşiğin kemiği önlemedeki etkinliğini ortaya koydu. uzay yolculuğu yapan farelerde kayıp. Bu çığır açıcı buluş, Dünya’daki astronotlar ve osteoporoz hastaları için çözümler sunabilir.
Npj Microgravity adlı Nature Partner Journal’da bugün (18 Eylül) yayınlanan yeni bir araştırma, Uluslararası gemideki farelere verilen mühendislik ürünü bir bileşik ortaya çıkarıyor Uzay İstasyonu (ISS), uzayda geçirilen zamanla ilişkili kemik kaybını büyük ölçüde önledi. Los Angeles’taki Kaliforniya Üniversitesi (UCLA) ve Cambridge, Massachusetts’teki Forsyth Enstitüsü’ndeki disiplinler arası profesörlerden oluşan bir ekip tarafından yürütülen çalışma, kas-iskelet sistemi dejenerasyonunun yanı sıra uzun süreli uzay yolculuğundan kaynaklanan aşırı kemik kaybını hafifletmek için umut verici bir tedavinin altını çiziyor. Dünya’da.
Mikro Yerçekiminin Kemikler Üzerindeki Etkisi
Mikro Yerçekiminin neden olduğu kemik kaybı, uzun vadeli uzay görevleri için uzun süredir önemli bir endişe kaynağı olmuştur. Mikro yerçekimi nedeniyle azalan mekanik yükleme, Dünya’dakinden 12 kat daha fazla kemik kaybına neden olur. Alçak Dünya yörüngesindeki astronotlar ayda %1’e kadar kemik kaybı yaşayabilir, bu da astronotun iskelet sağlığını tehlikeye atabilir ve uzun süreli uzay uçuşu sırasında ve sonraki yaşamlarında kırık riskini artırabilir.
Mevcut Çözümler ve Sınırlamaları
Şu anda kemik kaybını azaltma stratejisi, kemik oluşumunu teşvik etmek için egzersize bağlı mekanik yüklemeye dayanıyor ancak mikro yerçekiminde altı aya kadar kalan mürettebat üyeleri için mükemmel olmaktan çok uzak. Egzersiz her zaman kemik kaybını önlemez, mürettebatın değerli zamanını alır ve belirli yaralanma türleri için kontrendike olabilir.
Yeni çalışma, NELL benzeri molekül-1’in (NELL-1) sistemik olarak verilmesinin bu durumu iyileştirip iyileştiremeyeceğini araştırdı. Mikro yerçekiminin neden olduğu kemik kaybını azaltır. UCLA David Geffen Tıp Fakültesi’nde Cerrahi ve Ortopedi Cerrahisi Bölümlerinde profesör olan Plastik ve Rekonstrüktif Cerrahi Bölümü araştırma başkan yardımcısı Chia Soo (MD) tarafından yönetildi. Forsyth Enstitüsü’nde DMD, DMSc’den Kang Ting tarafından keşfedilen NELL-1, kemik gelişimi ve kemik yoğunluğunun korunması için çok önemlidir. Profesör Ting ayrıca NELL-1’in yerel dağıtımının kemik ve kıkırdak gibi kas-iskelet sistemi dokularını yenileyebildiğini gösteren çok sayıda çalışmaya da öncülük etti.
Gelişmiş Dağıtım Teknikleri
NELL-1’in ISS’ye sistemik teslimatı şunları gerektirir: Ekip enjeksiyon sayısını en aza indirecek. Forsyth Enstitüsü’nden Ben Wu, DDS, PhD ve Yulong Zhang, PhD, molekülün yarı ömrünü biyoaktiviteyi kaybetmeden 5,5 saatten 15,5 saate çıkararak NELL-1’in terapötik potansiyelini arttırdı ve ” BP’nin yaygın zararlı etkileri olmaksızın kemik dokularını daha spesifik olarak hedef alan “akıllı” BP-NELL-PEG molekülü.
Değiştirilen molekül daha sonra BP’nin etkinliğini ve güvenliğini belirlemek için Soo ve Ting ekipleri tarafından kapsamlı bir şekilde değerlendirildi. NELL-PEG yeryüzünde. BP-NELL-PEG’in gözlemlenebilir olumsuz etkilere neden olmadan kemik dokusu için üstün özgüllük sergilediğini buldular.
Sonuçlar ve Pratik Uygulamalar
BP-NELL-PEG’in gerçek uzayda pratik uygulanabilirliğini tespit etmek için Araştırmacılar, astronotlar Peggy Whitson, PhD ve Jack D. Fisher, MS çalışmalarını yürüttü. ISS farelerinin yarısı, uzun süreli uzay yolculuğunun zorluklarını simüle etmek için 9 haftalık uzun bir süre boyunca mikro yerçekimine (“TERM Uçuşu”) maruz bırakılırken, geri kalan fareler, fırlatma sonrası 4,5 hafta sonra Dünya’ya geri uçtu. ABD tarihinde farelerin ilk canlı hayvan dönüşü (“LAR Uçuşu”). Hem TERM hem de LAR Uçuş grupları, BP-NELL-PEG veya fosfat tamponlu salin (PBS) kontrolü ile tedavi edildi. Eşdeğer bir fare grubu Kennedy Uzay Merkezi’nde kaldı ve normal Dünya yerçekimi (“Yer”) kontrolleri olarak hizmet etmeleri için benzer şekilde BP-NELL-PEG veya PBS ile tedavi edildi.
BP ile tedavi edilen hem Uçuş hem de Yer fareleri. -NELL-PEG kemik oluşumunda önemli bir artış sergiledi. Uzayda ve Dünya’da tedavi edilen farelerde herhangi bir belirgin olumsuz sağlık etkisi görülmedi.
Sonuçlar ve Geleceğe Yönelik Yönergeler
“Bulgularımız, özellikle uzun süreli kalışları içeren görevler için, uzay araştırmalarının geleceği için muazzam umut vaat ediyor mikro yerçekiminde,” dedi baş yazar Chia Soo. Eş-baş araştırmacı, “İnsan çalışmaları bunu doğrularsa, BP-NELL-PEG, özellikle yaralanmalar veya diğer yetersizleştirici faktörler nedeniyle geleneksel direnç eğitiminin mümkün olmadığı durumlarda, kemik kaybı ve kas-iskelet sistemi bozulmasıyla mücadelede umut verici bir araç olabilir” dedi. , Kang Ting.
Baş eşbaşkan araştırmacı Ben Wu, “Bu biyomühendislik stratejisinin Dünya üzerinde de önemli faydaları olabilir; aşırı osteoporoz ve diğer kemikle ilgili rahatsızlıklardan muzdarip hastalar için potansiyel bir terapi sunabilir” dedi. .
“Bir sonraki adım olarak, UCLA proje bilimcisi Pin Ha, MD, DDS, MS, canlı hayvan dönüş verilerinin analizini yönetiyor. Bunun gelecekteki astronotların daha uzun süreli uzay görevlerinden kurtulmalarına nasıl yardımcı olabileceğine dair bazı bilgiler sağlayacağını umuyoruz,” dedi Chia Soo.
Referans: “Bisfosfonat konjugasyonu, NELL-1 bazlı sistemik tedavinin kemiğe özgüllüğünü artırır farelerde uzay uçuşunun neden olduğu kemik kaybı için” 18 Eylül 2023, npj Microgravity.
DOI: 10.1038/s41526-023-00319-7
Araştırma, CASIS’in bağışlarıyla desteklenmektedir ve Ulusal Sağlık Enstitüleri. Ek finansman ve destek, UCLA Plastik ve Rekonstrüktif Cerrahi Bölümü, UCLA Cerrahi Bölümü, UCLA Ortopedi Cerrahisi Bölümü ve UCLA Ortopedi Hastanesi Araştırma Merkezi, Amerikan Ortodontistler Derneği Vakfı ve Uluslararası Ortodonti Vakfı tarafından sağlanmaktadır. Pin Ha ve Yulong Zhang ile DDS’den doçent Jin Hee Kwak, ortak ilk yazarlardır ve bu projeye eşit katkıda bulunmuşlardır.