20 anos de investigação humana na Estação Espacial Internacional

Enquanto o mundo comemora duas décadas de humanos em órbita ao redor da Terra na Estação Espacial Internacional, o resumo da ciência deste mês não olhará apenas para as últimas quatro semanas de pesquisas europeias no espaço, mas 20 anos - com foco na investigação humana, naturalmente.

Em novembro de 2000, o primeiro humano entrou na Estação Espacial Internacional de dois módulos e a ESA realizou a sua primeira experiência apenas três meses depois.

A coordenadora de investigação de voos espaciais humanos da ESA, Jennifer Ngo-Anh, explica os benefícios da investigação na Estação Espacial: “Normalmente fazemos três tipos de experiências, pesquisas que não podem ser feitas na Terra, pesquisas para compreender e melhorar a saúde dos astronautas e pesquisas que exploram o aspeto único do envio de humanos perfeitamente saudáveis e aptos para um ambiente novo e stressante.”

“Como poderá verificar na lista abaixo, esta investigação está a ajudar-nos a explorar mais profundamente o nosso Sistema Solar, mas beneficia as pessoas na Terra com novos conhecimentos, novas tecnologias e novas técnicas - o voo espacial é um motor para a engenhosidade.”

Aqui estão 20 das nossas experiências favoritas de duas décadas de habitação:

• Brain-DTI
  Este estudo fez exames cerebrais aos astronautas para medir a “plasticidade” ou a rapidez com que os seus cérebros se adaptam a novos dados. A conclusão tranquilizadora é que os cérebros se adaptam surpreendentemente bem, embora as pesquisas indiquem que os efeitos da flutuação na ausência de peso marcam o cérebro para sempre.

• 42 é a resposta
  A instalação do Biolab no Columbus foi usada para investigar o tempo que as células imunitárias dos mamíferos levam para se adaptarem à microgravidade: 42 segundos, coincidentemente o significado da vida de acordo com Douglas Adams em ‘The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy’ e o número da Expedição da Estação Espacial que realizou a experiência!

• Ritmos circadianos
  Esta experiência monitoriza a temperatura corporal de um astronauta para aprender sobre o nosso relógio interno. Um novo termómetro não invasivo foi projetado e comercializado na Terra para obter resultados que surpreenderam os investigadores, pois mostrou um aumento sustentado na temperatura corporal.

• Células endoteliais
  A investigação nas células que revestem os nossos vasos sanguíneos está a ajudar a entender como e por que se contraem e expandem, e por que têm funcionalidade reduzida na velhice na Terra.

   

• Crescimento de vasos sanguíneos
  Não contente em apenas observar, que tal cultivar novos vasos sanguíneos no espaço? Esta experiência explorou a ausência de gravidade para ver se podemos desenvolver novos órgãos tridimensionais. Na Terra, a gravidade puxa as células para baixo, tornando as estruturas 3D mais difíceis de serem alcançadas em laboratório.

• Dormir melhor
  Dormir é importante, e estar alerta ainda mais se estiver prestes a atracar duas aeronaves a muitos milhões de quilómetros da Terra. Mas como garantir que os astronautas tenham uma boa noite de sono quando o Sol se põe 16 vezes por dia visto da Estação Espacial Internacional? Estrutura, luz e ajudas químicas, se necessário, são a resposta (até agora), e estas descobertas também se aplicam na Terra.

• Vessel-ID
  Esta experiência não é uma pesquisa em humanos, mas literalmente salvou vidas. O recetor de monitorização de tráfego global Vessel-ID foi testado fora do laboratório Columbus e detetou um sinalizador de emergência de um navio de pesca; as autoridades de busca e salvamento foram então notificadas. O que aprendemos com esta experiência agora é voar como um satélite independente.

• Sistema imunológico stressado
  A experiência Immuno adotou uma abordagem holística para investigar o stresse, utilizando questionários, amostras de sangue e leituras de temperatura dos astronautas, mostrando que o sistema imunológico está descontrolado. Por necessidade, os investigadores desenvolveram novas maneiras de analisar pequenas quantidades de sangue, de modo a não drenar os suprimentos já esgotados dos astronautas. Agora, os instrumentos e os métodos usados estão a ser partilhados com a comunidade médica para auxiliar no cuidado de recém-nascidos em risco, que têm ainda menos sangue para ser usado para análise.

• Osteoporose - sal não é bom
  Os ossos dos astronautas sofrem osteoporose acelerada durante voos espaciais. Esta doença custa à Europa cerca de 25 mil milhões de euros por ano e, geralmente, afeta os idosos, resultando em ossos quebradiços e frágeis e quadris e braços partidos devido a quedas. Estudar astronautas no espaço mostrou que a acidez no corpo acelera a perda óssea e pode-se neutralizar a acidez ao comer menos sal ou tomar comprimidos de bicarbonato como uma medida preventiva simples. Na Terra, um estudo levaria décadas para ver os resultados, mas o envelhecimento acelerado observado em astronautas permite que os investigadores acelerem as ideias.

• Exame ósseo 3D
  Para acompanhar o estudo acima em mais detalhes, as experiências EDOS-1 e 2 exigiram melhores exames médicos para ver a estrutura mais fina dos ossos dos astronautas - então criaram exatamente isso. O scanner Xtreme CT que a ESA ajudou a desenvolver pode mostrar a arquitetura microscópica dos ossos e a sua força, para monitorizar os ossos de todos na Terra e ao redor dela.

• Leveduras
  Outra experiência no Biolab investigou estirpes de leveduras que foram usadas para fazer pães e bebidas fermentadas durante séculos. Sem surpresa, na microgravidade a levedura mostrou sinais de stresse e teve problemas para construir as paredes celulares. As células desviaram a sua energia para se reparar e cresceram com menos rapidez. Ao analisar as estirpes que tiveram melhor desempenho em microgravidade, os investigadores puderam identificar genes que poderiam ser usados ​​para missões espaciais mais longas. Leveduras espaciais podem ser cultivadas para futuras missões em planetas distantes – alguém interessado numa padaria espacial?

• 5-LOX
  A enzima 5-LOX regula a expectativa de vida das células humanas. A maioria das células humanas divide-se e regenera-se, mas o número de vezes que estas se replicam é limitado. Investigadores italianos queriam descobrir como essa enzima estava a afetar a saúde dos astronautas no espaço e descobriram que as células que voaram no espaço mostraram mais atividade 5-LOX do que as amostras centrifugadas, dando aos cientistas uma enzima-alvo que poderia desempenhar um papel no enfraquecimento do sistema imunológico. A enzima pode ser bloqueada com medicamentos existentes, portanto, usar estas descobertas para melhorar a saúde humana é uma realidade próxima. Quem sabe que comprimidos para prolongar a vida poderiam ser desenvolvidas no futuro, tudo graças a uma experiência espacial de dois dias.

• Encontrar a chave
  Uma experiência semelhante testou as células do sistema imunológico em gravidade artificial no espaço e mostrou que um transmissor específico nas células, chamado de via Rel/NF-kB, para de funcionar na ausência de gravidade. Encontrar qual gene faz o quê, é como encontrar a chave certa para caber num buraco de fechadura, sem ter encontrado o buraco da fechadura ainda. Estudar células que voaram na Estação Espacial Internacional está a colocar os investigadores no caminho certo para encontrar a chave para o funcionamento do nosso sistema imunológico. A indústria farmacêutica também pode encontrar os genes que precisam ser ativados para combater doenças específicas e anticorpos feitos sob medida.

• Olhos de laser
  Para onde olham os astronautas no espaço? Uma pergunta simples para a ciência, mas para respondê-la a equipa de investigação por trás desta experiência necessitava rastrear, constantemente, os olhos dos astronautas. Um novo instrumento foi desenvolvido para essa pesquisa espacial e agora encontra-se em quase todas as cirurgias a laser para os olhos na Europa, onde a precisão cirúrgica é fundamental.

• Diagnóstico remoto
  Manter um astronauta em forma e saudável à distância é a tarefa do cirurgião de voo na Terra. Nem todos os astronautas podem ser médicos, portanto máquinas pequenas e fáceis de usar são necessárias para o diagnóstico, mas também para a pesquisa em saúde humana. Grandes avanços foram feitos nas últimas duas décadas em máquinas de ultrassom, monitores de frequência cardíaca, termómetros, bem como na operação e envio de dados para profissionais médicos a muitos milhares de quilómetros de distância. A máquina Tempus Pro é o culminar disso e pode ser usada com igual eficácia em todo o nosso planeta.

• Manter-se forte
  Músculos fortes são um trabalho árduo na Terra - e ainda mais difícil no espaço, onde certos músculos usados ​​para andar ou sentar não são necessários na ausência de peso, os “músculos antigravitacionais”. Estudos mostraram que os astronautas experienciam uma perda de até 20% de massa muscular apenas em missões de curta duração, o que é preocupante para um astronauta prestes a pousar em Marte após um voo de nove meses. A experiência de Biópsia Muscular está a investigar como as células se comunicam (denominadas vias de sinalização). Os investigadores suspeitam que a comunicação celular está ligada ao sensor de gravidade e que as células se comunicam menos no espaço. O estudo ainda está em andamento, mas a equipa científica já tem imagens de biópsias musculares que mostram espaços aumentados de tecido intramuscular após um voo, uma confirmação inicial da sua hipótese.

• Saúde pulmonar
  Como se adaptam os pulmões ao voo espacial? Este estudo liderado pela Suécia colocou astronautas na câmara de vácuo da Estação Espacial e bombeou ar para reduzir a pressão, mostrando resultados surpreendentes nos níveis de óxido nítrico exalado. Os investigadores desenvolveram um medicamento com efeito seletivo único na circulação pulmonar. A droga dilata os vasos sanguíneos e neutraliza aumentos da pressão sanguínea local com risco de vida. Na Lua e em Marte, os pulmões dos astronautas podem ficar facilmente irritados ou inflamados por partículas de poeira, visto que estas não pousam no solo, mas circulam indefinidamente.

• Velhice
  Os nossos cérebros estão em constante mudança - os nervos e as células de conexão reorganizam-se a cada nova experiência, mas tornam-se menos bons nisso na velhice. Os cientistas espreitaram dentro da cabeça dos astronautas na experiência Neurospat para entender como se adaptam aos seus novos ambientes e desenvolveram novas ferramentas para testar a cognição espacial que será de grande ajuda para o envelhecimento do nosso cérebro.

• Os humanos são mais limpos do que pensávamos
  Durante vinte anos, os humanos viveram na cerrada Estação Espacial Internacional - sem um chuveiro para tomar banho. Não há nenhum lugar na Terra onde os investigadores possam investigar como as bactérias evoluem e vivem num ambiente tão coeso. A preocupação com o crescimento desenfreado de bactérias está sempre aqui, mas parece que não é tão mau, com cerca de 55 tipos de bactérias a encontrar um equilíbrio saudável ao redor da Estação Espacial. Isto não significa que a pesquisa está a ser feita em materiais fáceis de limpar que manterão as bactérias sob controlo.

• Misturas
  Esta série de experiências é baseada na física, mas observar como os líquidos se misturam a um nível molecular está a melhorar a vida útil dos medicamentos na Terra. As experiências SODI, em essência, observam dois líquidos juntos na ausência de gravidade. Como os dois líquidos se misturam constantemente e interferem um no outro, os resultados são interessantes para empresas que desenvolvem medicamentos à base de anticorpos que são notoriamente conhecidos por serem líquidos instáveis.

Esta é apenas uma pequena seleção das experiências europeias executadas na Estação Espacial Internacional que se concentram na pesquisa humana. Cerca de 400 investigações da ESA foram realizadas desde o lançamento do primeiro módulo e outras milhares são lideradas por outras quatro agências espaciais que trabalham juntas para manter a Estação Espacial no alto: NASA, Roscosmos da Rússia, JAXA do Japão e Agência Espacial Canadiana.

Com a Estação Espacial definida para continuar a funcionar por muitos mais anos, o futuro é brilhante para a investigação no nosso laboratório exclusivo. “Ouvimos investigadores e empresas e estamos a tornar a investigação espacial mais acessível, por exemplo, com empresas que oferecem serviços para projetar, construir, voar e executar testes num pacote global,” diz Jennifer.

“As pesquisas realizadas na Estação Espacial quase sempre fornecem resultados surpreendentes, avançando o nosso conhecimento do mundo, da humanidade e beneficiando as pessoas na Terra. Durante 20 anos, temos trabalhado na vanguarda de onde a ciência e a engenharia se encontram e estou ansiosa para ver muitos mais anos de experiências e resultados interessantes.”