20 años de investigación humana en la Estación Espacial Internacional

Mientras el mundo celebra que los humanos llevan dos décadas orbitando la Tierra a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS), remontémonos veinte años para conocer la ciencia y la investigación desarrolladas en ella, pero centrándonos en la investigación humana.

En noviembre de 2000 entró la primera persona en la Estación Espacial Internacional, formada en aquel entonces por dos módulos. Tres meses después, la ESA llevó a cabo su primer experimento a bordo.

Jennifer Ngo-Anh, coordinadora de la investigación en vuelos tripulados de la ESA, explica los beneficios que aporta la investigación a bordo de la ISS. “Normalmente hacemos tres tipos de experimentos: investigación que no puede llevarse a cabo en la Tierra, investigación para comprender y mejorar la salud de los astronautas e investigación que explora las características únicas de enviar humanos perfectamente sanos y en buena forma a un entorno nuevo y estresante”.

“Como se puede apreciar en la siguiente lista, esta investigación nos ayuda a ir cada vez más lejos en nuestra exploración del sistema solar, al tiempo que beneficia a las personas en la Tierra con nuevos conocimientos, nuevas tecnologías y nuevas técnicas. Los vuelos espaciales aguzan el ingenio”.

Aquí tenemos 20 de nuestros experimentos favoritos tras dos décadas de investigación:

• Imágenes del cerebro por resonancia magnética con tensores de difusión
  En este estudio se escaneó el cerebro de los astronautas para medir su plasticidad, es decir, con cuánta rapidez se adaptaba a nueva información. La conclusión fue que el cerebro se adapta sorprendentemente bien, aunque la investigación también apunta a que los efectos de flotar en gravedad cero dejan una huelle indeleble en el cerebro.
• La respuesta es 42
  La instalación Biolab a bordo del módulo Columbus se utilizó para investigar cuánto tardan las células inmunitarias de los mamíferos en adaptarse a la microgravedad: 42 segundos. Esta cifra, según Douglas Adams en la Guía del autoestopista galáctico, es la respuesta al sentido de la vida, ¡además del número de la expedición a la ISS que llevó a cabo el experimento!
• Ritmos circadianos
  Este experimento vigila la temperatura corporal de un astronauta para saber más sobre nuestro reloj interno. Un novedoso termómetro fue diseñado y comercializado en la Tierra, con unos resultados sorprendentes para los investigadores, pues mostró un aumento sostenido de la temperatura corporal.
• Células endoteliales
  El estudio de las células que rodean nuestros vasos sanguíneos está ayudando a comprender cómo y por qué estos se contraen y se expanden, y por qué su funcionalidad decae al envejecer en la Tierra.

• Cultivo de vasos sanguíneos
  Además de observar los vasos sanguíneos, ¿por qué no cultivar otros nuevos en el espacio? Este experimento aprovechó la microgravedad para ver si era posible cultivar nuevos órganos tridimensionales. En la Tierra, la gravedad empuja las células hacia abajo, por lo que es más difícil conseguir estructuras 3D en laboratorio.
• Dormir mejor
  Dormir bien es importante, pero permanecer despierto lo es aún más cuando estás a punto de acoplar dos naves a millones de kilómetros de la Tierra. ¿Cómo asegurarnos de que los astronautas duerman bien cuando el Sol se pone 16 veces al día en la ISS? La respuesta (por ahora) es: rutinas, luz y, dado el caso, medicamentos. Igual que en la Tierra.
• Identificación de buques
  Aunque en este estudio no se experimentó con humanos, sí que ha salvado vidas. El receptor de vigilancia de tráfico mundial Vessel-ID se probó en el exterior del laboratorio Columbus y captó una señal de socorro de un barco pesquero, tras lo cual se notificó a las autoridades de búsqueda y salvamento. Lo que aprendimos con este experimento ahora vuela en un satélite independiente.
• Sistema inmunitario y estrés
  El experimento Immuno adoptó un planteamiento integral para investigar el estrés, empleando cuestionarios, muestras de sangre y tomas de temperatura a los astronautas, cuyo sistema inmunitario se vuelve algo loco en el espacio. Por necesidad, los investigadores desarrollaron nuevas formas de analizar pequeñísimas cantidades de sangre para no agotar la corriente ya debilitada de los astronautas. El hardware y los métodos empleados se están compartiendo con la comunidad médica para ayudar en los cuidados de los recién nacidos en situación de riesgo, que disponen de aún menos sangre que extraer para su análisis.

• La osteoporosis y los peligros de la sal
  Los astronautas padecen una osteoporosis galopante durante los vuelos espaciales. Esta enfermedad cuesta unos 2.500 millones de euros al año en Europa y suele afectar a los mayores, cuyos frágiles huesos hacen que se rompan brazos y caderas si se caen. Al estudiar a los astronautas en el espacio se vio que la acidez del cuerpo acelera la pérdida de masa ósea y que esa acidez se puede contrarrestar simplemente comiendo menos sal o tomando pastillas de bicarbonato de manera preventiva. Un estudio en la Tierra tardaría decenios en ofrecer resultados, pero el envejecimiento acelerado que sufren los astronautas permite a los investigadores probar más rápido sus ideas.
• Escáner de huesos en 3D
  Para continuar con el estudio anterior, los experimentos EDOS-1 y 2 precisaban de mejores escáneres médicos para ver la estructura más delgada de los huesos de los astronautas, por lo que simplemente se inventaron. El escáner Xtreme CT que la ESA contribuyó a desarrollar puede mostrar la arquitectura microscópica de los huesos y su fuerza para así vigilar la densidad ósea de cualquier persona, en la Tierra y fuera de ella.
• Levadura
  Otro experimento en el laboratorio Biolab estudió cepas de levaduras utilizadas durante siglos para hacer pan y bebidas. Como era de esperar, en microgravedad la levadura mostró signos de estrés y tuvo problemas para construir las paredes celulares. Las células desviaban su energía para autorrepararse, por lo que crecían con menos rapidez. Al analizar las cepas que mejor funcionaban en microgravedad, los investigadores identificaron genes que podrían utilizarse para misiones espaciales más prolongadas. Las cepas aptas para el espacio podrán cultivarse para misiones futuras en planetas lejanos ¿Quién se apunta a la panadería espacial?
• 5-LOX
  La enzima 5-LOX regula la esperanza de vida de las células humanas. La mayoría de estas células se dividen y regeneran, pero el número de veces que se replican es limitado. Un grupo de investigadores italianos quería averiguar cómo esta enzima afectaba a la salud de los astronautas en el espacio y descubrieron que las células mostraban allí una mayor actividad de 5-LOX que las muestras centrifugadas, lo que les proporcionó una enzima concreta que podría influir en el debilitamiento del sistema inmunitario. Esta enzima se puede bloquear con medicamentos ya existentes, por lo que estamos muy cerca de aplicar estos hallazgos en la mejora de la salud humana. ¡Quién sabe qué pastillas para alargar la vida se desarrollarán en el futuro gracias a un experimento de dos días en el espacio!

• La llave adecuada
  En un experimento similar, las células inmunitarias se sometieron a gravedad artificial en el espacio y mostraron que un transmisor específico, llamado vía Rel/NF-kB, deja de funcionar en ingravidez. Buscar el gen responsable es cómo buscar la llave adecuada para una cerradura, pero sin conocer la cerradura que abre. El estudio de las células que han viajado a bordo de la ISS permite a los investigadores ir por el buen camino para dar con la llave que nos mostrará el funcionamiento de nuestro sistema inmunitario. La industria farmacéutica también podría dar con los genes que necesitan activarse para luchar contra enfermedades específicas y así comercializar anticuerpos a medida.
• Láser para la vista
  ¿Adónde miran los astronautas en el espacio? Una pregunta simple para la ciencia, pero para responderla, el equipo de investigadores tras este experimento tuvo que hacer un seguimiento continuo de los ojos de los astronautas. Para ello desarrollaron un nuevo hardware que, en la actualidad, se encuentra en casi todos los quirófanos de cirugía ocular láser de Europa, donde la precisión quirúrgica es fundamental.
• Diagnóstico remoto
  El objetivo de los médicos aeroespaciales es conservar desde la Tierra la salud y la buena forma de los astronautas en el espacio. No todos los astronautas son doctores en medicina, por lo que precisan de máquinas pequeñas y fáciles de usar para el diagnóstico y la investigación de la salud humana. En las últimas dos décadas se ha avanzado enormemente en el desarrollo de equipos de ultrasonidos, monitores cardíacos y termómetros, así como en el manejo y envío de datos a los profesionales médicos, que se encuentran a miles de kilómetros de distancia. La máquina Tempus Pro es la culminación de este proceso y puede utilizarse con la misma eficacia en todo el mundo.
• Mantenerse fuerte
  Mantenerse fuerte cuesta en la Tierra, pero aún más en el espacio, donde algunos de los músculos que usamos para caminar o sentarnos (los “músculos antigravedad”) no son necesarios. Los estudios demuestran que los astronautas ya pierden hasta un 20 % de masa muscular en misiones de corta duración, algo preocupante para quienes vayan a posarse en Marte después de un vuelo de nueve meses. El experimento Muscle Biopsy investiga cómo interactúan las células a través de las llamadas “rutas de comunicación”. Los investigadores sospechan que esta comunicación tiene que ver con la sensación de gravedad y que las células se comunican menos en el espacio. El estudio aún está en curso, pero el equipo científico ya dispone de imágenes de biopsias de músculos que muestran espacios mayores en el tejido intramuscular tras un vuelo, lo que inicialmente confirma su hipótesis.

• Salud pulmonar
  ¿Cómo se adaptan los pulmones a los vuelos espaciales? Durante un estudio dirigido por Suecia, los astronautas se situaron en la esclusa de la ISS y se extrajo aire para reducir la presión, ofreciendo unos resultados sorprendentes en los niveles de óxido nítrico exhalado. Los investigadores desarrollaron un medicamento con un efecto selectivo único en la circulación pulmonar. Este medicamento ensancha los vasos sanguíneos y compensa los mortales incrementos en la presión sanguínea local. En la Luna y en Marte, los pulmones de los astronautas podrían irritarse o inflamarse fácilmente por la acción de las partículas de polvo, que no se asientan en la superficie, sino que circulan sin cesar.
• Envejecimiento
  Nuestro cerebro cambia continuamente; los nervios y las células que los conectan se reorganizan con cada nueva experiencia, pero conforme envejecen les cuesta más. Los científicos del experimento Neurospat observaron el interior de la cabeza de los astronautas para comprender cómo se adaptan al nuevo entorno y desarrollaron nuevas herramientas para probar capacidades cognitivas espaciales que serán de gran ayuda para el envejecimiento del cerebro.

• Los humanos somos más limpios de lo que creíamos
  Los humanos llevan 20 años viviendo en el entorno cerrado de la Estación Espacial Internacional, sin una ducha en la que asearse. No hay ningún lugar en la Tierra donde los investigadores puedan estudiar cómo viven y evolucionan las bacterias en un entorno tan hermético. Siempre hay cierta preocupación por un posible crecimiento desmesurado de las bacterias, pero resulta que la situación no es tan mala como se creía, con unos 55 tipos de bacterias en sano equilibrio en la ISS. Esto no significa que no vayan a continuar las investigaciones en curso sobre materiales de fácil limpieza para mantener a raya a las bacterias.
• Mezclas
  Esta serie de experimentos se basa en la física, aunque estudiar cómo se mezclan los líquidos a nivel molecular prolongará la vida útil de las medicinas en la Tierra. En esencia, los experimentos SODI observan la interacción de dos líquidos en ingravidez. Como se van mezclando e interfiriendo mutuamente, los resultados son de interés para aquellas empresas que desarrollan medicamentos basados en anticuerpos, pues se sabe que los líquidos empleados son altamente inestables.

Esta no es más que una pequeña selección de los experimentos europeos que se llevan a cabo en la Estación Espacial Internacional centrados en la investigación humana. Desde que se lanzó el primer módulo, la ESA ha efectuado unos 400 experimentos, que se suman a los miles que han realizado las otras cuatro agencias espaciales que cooperan para mantener la ISS en pie: la estadounidense NASA, la rusa Roscosmos, la japonesa JAXA y la canadiense CSA.

Está previsto que la ISS continúe funcionando muchos años más, por lo que el futuro parece prometedor para la investigación en este laboratorio único. “Hemos escuchado a investigadores y empresas, y estamos trabajando para que la investigación en el espacio sea más accesible, por ejemplo, con compañías que ofrecen servicios todo en uno para diseñar, construir, volar y hacer experimentos”, explica Jennifer.

“La investigación a bordo de la ISS casi siempre ofrece resultados sorprendentes, haciendo que avance nuestro conocimiento del mundo y la propia humanidad, y beneficiando a las personas en la Tierra. Llevamos 20 años en la vanguardia de la ciencia y la ingeniería, y estoy deseando continuar con muchos más años de experimentos y resultados de gran interés”.