Biologie-geneeskunde: het gedrag van celsystemen

Praktische aspecten:

• De container voor het terugbrengen van behandelde stalen werd gelanceerd met de Progress M1-9 op 25 september.
• De stalen voor de experimenten werden op de laatste moment aan boord van de Sojoez TMA-1 geplaatst, in een installatie van het type Aquarius.
• De stalen worden naar de aarde teruggebracht aan boord van de landingscapsule van de Sojoez TM-34.

Vitamin D

Als gevolg van microzwaartekracht wordt de structuur van het beenderstelsel brozer. Men heeft vastgesteld dat mensen en dieren tijdens een ruimtevlucht te maken krijgen met een verschijnsel dat gelijkt op osteoporose, een verzwakking van het beenderstelsel waarmee vooral oudere mensen te maken krijgen. Het experiment Vitamin D is gebaseerd op het feit dat osteoblasten, de cellen die beenweefsel aanmaken, veranderingen ondergaan in een microzwaartekrachtomgeving. Onderzoek in vitro van osteoblasten toont aan dat de genenexpressie van deze cellen verandert door de afwezigheid van zwaartekracht. Maar men weet nog niet veel over dit mechanisme dat ontkalking veroorzaakt.

Het experiment maakt gebruik van osteoblasten van muizen en bestudeert hoe de veranderingen zich voordoen op celniveau en op welke manier vitamine D het gedrag van de osteoblasten kan beïnvloeden. De gegevens van het experiment in de ruimte zullen vergeleken worden met gegevens die op de aarde zijn bekomen. Dankzij dit soort onderzoek kan men beter begrijpen hoe de zwaartekracht het verloop van ingewikkelde beiologische processen beïnvloedt. Het zal de ontwikkeling van betere therapieën vergemakkelijken voor de behandeling van ziekten als osteoporose.

Rho signaling

Steunweefsels (bot-, huid- , kraakbeen-, vaatweefsel) bestaan uit cellen die gevoelig zijn aan mechanische stimuli en aan de zwaartekracht op de aarde. In afwezigheid daarvan doen zich veranderingen voor die zich uiten als osteoporose en weefselatrofie (de verkleining of verschrompeling van weefselcellen) omdat de celsystemen verstoord worden. Men wil nu de efficiëntie van het mechanisch informatiesysteem leren kennen terwijl de cellen zich in gewichtloosheid bevinden.

Voor het experiment in microzwaartekracht worden menselijke stamcellen gebruikt waarvan de transductiesystemen voor mechanische signalen genetisch veranderd werden. Men wil nu analyseren hoe de mechanismen op celniveau zich in microzwaartekracht gedragen. De bekomen informatie moet dien voor de ontwikkeling van preventieve of corrigerende maatregelen voor gelijkaardige ziekten op de aarde, die het gevolg zijn van de veroudering van cellen.

Ramiros

De zogenaamde oxidatieve stress is een sleutelfactor bij het voorkomen bij meestal oude mensen van ziekten zoals Alzheimer en Parkinson. Door de gevolgen van straling op de respons van cellen te bestuderen wordt deze oxidatieve stress in het daglicht gesteld. Men kan bepalen of er zich in de ruimte een voortijdige verandering in de reactie van cellen voordoet in vergelijking met wat er zich op de grond afspeelt. Men zal DNA-segmenten analyseren, celdood, de controle van de celcyclus en het DNA-herstelmechanisme. Voor de bestudering van de biologische processen die met oxidatieve stress te maken hebben maakt men gebruik van celculturen, geplaatst in containers, van zoogdieren en waarvan men de respons wil waarnemen. Dit experiment zal de gevaren verduidelijken waaraan een bemanning tijdens een ruimtemissie van lange duur in een vijandige omgeving als de ruimte wordt blootgesteld.

Message

Praktisch aspect:
Stalen van genen worden aan boord van de Sojoez meegebracht in een thermos-container die ze op een temperatuur van min 20°C houdt. Na incubatie neemt men ze in de thermisch geïsoleerde container terug mee naar de grond aan boord van de Sojoez, waarmee de bemanning naar de aarde terugkeert.

Het onderzoek van genetische veranderingen die een rol spelen bij respons op stress, beweeglijkheid en genetische veranderingen is essentieel. Hoe dit in de ruimte gebeurt is van groot belang voor de geneeskunde en het milieu.