Protein TM4SF1 (màu xanh lá cây) được sản xuất với số lượng lớn bởi các tế bào nội mô, xếp thành mạch máu của cơ thể. Một thí nghiệm trạm vũ trụ mới điều tra sự phát triển của các tế bào nội mô và phản ứng của chúng với một loại thuốc chống khối u.
(Ảnh: © Angiex)
SpaceX đang nhắm mục tiêu vào ngày 29 tháng 6 là ngày ra mắt cho nhiệm vụ tiếp tế hàng hóa tiếp theo của mình đến Trạm vũ trụ quốc tế. Vào lúc 5:41 sáng EST (0941 GMT), một tàu chở hàng Dragon đã sử dụng trước đó sẽ rời khỏi Trạm Không quân Cape Canaveral, đưa một loạt các thí nghiệm nghiên cứu mới và cung cấp cho tiền đồn quỹ đạo.
Chuyến bay này sẽ đánh dấu lần phóng thứ 12 trong năm nay cho SpaceX và nhiệm vụ tiếp tế hàng hóa tổng thể thứ 15 của hãng. Trong buổi hội thảo trên truyền thông vào ngày 11 tháng 6, NASA đã cung cấp bản xem trước về trọng tải nghiên cứu dự kiến sẽ được chuyển đến nhà ga vào cuối tháng này.
"Nghiên cứu được trình bày ở đây hôm nay đại diện cho một vài trong số hàng trăm thí nghiệm sẽ được hỗ trợ bởi nhiệm vụ tiếp tế hàng hóa này", David Brady, trợ lý khoa học chương trình cho Chương trình Trạm vũ trụ quốc tế tại Trung tâm vũ trụ Johnson của NASA, cho biết trong buổi hội thảo. [Trạm vũ trụ quốc tế: Trong và ngoài (Infographic)]
Dưới đây là một số khoa học kỳ lạ trên tàu vũ trụ Dragon, bao gồm một loại thuốc chống ung thư mới, một cuộc điều tra nghiên cứu gặm nhấm và xem xét cách tảo và vi khuẩn phản ứng với môi trường không gian. (Thêm vào đó, họ đang gửi một quả bóng droid nổi thân thiện.
Nhắm mục tiêu khối u
Paul Jaminet, cựu nhà vật lý thiên văn Harvard đã trở thành doanh nhân, và nhà khoa học trưởng của ông, Shou-Ching Jaminet, hy vọng sẽ kiểm tra những gì có thể là một bước đột phá đáng kể khi điều trị ung thư. Thí nghiệm của họ, được đặt tên là Angiex, khám phá cách các tế bào nội mô - có nghĩa là các tế bào xếp thành mạch máu trong cơ thể - không chỉ đáp ứng với vi trọng lực mà còn cả một loại thuốc nhắm mục tiêu khối u mới.
Trên mặt đất, liệu pháp đã được chứng minh là có hiệu quả đáng kinh ngạc ở chuột. Thuốc không chỉ nhắm vào các khối u mà còn các mạch máu hỗ trợ chúng. Giống như các tế bào khỏe mạnh trong các trường hợp đau tim hoặc đột quỵ, khi các mạch máu kết nối với khối u chết, khối u sẽ chết cùng với nó.
Mặc dù thành công đã được chứng minh, một trong những mối quan tâm lớn nhất với thuốc là sự an toàn. Vì nó nhắm vào cả các khối u và các mạch máu hỗ trợ chúng, các nhà nghiên cứu muốn đảm bảo rằng chúng không làm hỏng các mạch máu khỏe mạnh trong quá trình này. Jaminet giải thích: "Chúng tôi rất muốn chữa khỏi bệnh ung thư cho mọi người, nhưng không muốn họ tiếp tục chết vì bệnh tim mạch do thuốc của chúng tôi".
Một trong những thách thức là không có mô hình nuôi cấy tế bào in vitro tốt cho các mạch máu. Vì vậy, để hiểu cách thức hoạt động của các mạch máu, bạn phải thực hiện các nghiên cứu in vivo trên động vật sống. "Và bạn không thể nhìn thấy bên trong các tế bào rất tốt", Jaminet nói. Và đó là nơi mà trạm vũ trụ phát huy tác dụng - khi loại tế bào này được phát triển trong vi trọng lực, nó hoạt động giống như các tế bào trong các mạch máu thực sự trên mặt đất, theo trang dự án của NASA.
Công việc trước đây đã chỉ ra rằng các tế bào nội mô không phát triển rất tốt trong không gian. Vì vậy, thí nghiệm này sẽ khám phá thêm về cách các tế bào nội mô phát triển trong môi trường vi trọng lực và đo lường cách các tế bào đó phản ứng với điều trị.
"Chúng tôi sẽ xử lý các tế bào này trong không gian bằng thuốc của chúng tôi. Chúng tôi có thể xem liệu phản ứng với thuốc có khác biệt về trọng lực so với trên mặt đất hay không", Jaminet nói trong cuộc gọi. "Và nếu có, thì đó sẽ là sinh học thực sự thú vị."
Thích nghi với chuyến bay vào vũ trụ
Là một phần của nhiệm vụ CRS-15, một phi hành đoàn gồm 20 phi hành đoàn dũng cảm sẽ bay đến trạm vũ trụ để giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về kết nối ruột-não. Các nhà nghiên cứu biết rằng quần thể vi khuẩn trong ruột của bạn có ảnh hưởng đến sức khỏe tổng thể của bạn. Khi các nhiệm vụ trở nên dài hơn và loài người mạo hiểm bay xa hơn vào không gian, điều cần thiết là chúng ta hiểu cách thức không gian ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật của con người.
Fred Turek và Martha Vitaterna, các nhà nghiên cứu từ Đại học Tây Bắc, là những nhà điều tra chính cho nhiệm vụ Nghiên cứu 7, sẽ khám phá môi trường không gian ảnh hưởng đến cộng đồng vi sinh vật - được đặt tên là microbiota - trong đường tiêu hóa của chuột.
"Thật khó để tưởng tượng làm thế nào bạn có thể bị kích thích về các mẫu phân," Vitaterna nói đùa trong buổi hội thảo. "Nhưng tin tôi đi, chúng tôi thực sự hào hứng với các mẫu phân." Cô tiếp tục giải thích rằng kiểm tra vi khuẩn trong các mẫu phân là một cách tốt để lập bản đồ các loại vi khuẩn có trong ruột.
Đây là thí nghiệm về chuyến bay vũ trụ dài nhất cho loài gặm nhấm cho đến nay, cho phép các nhà nghiên cứu xem xét những thay đổi dài hạn là gì để đáp ứng với chuyến bay vũ trụ. Nhưng họ không chỉ nhìn vào microbiome của đường tiêu hóa. Họ cũng sẽ xem xét một loạt các hệ thống sinh lý khác được biết là đáp ứng hoặc ảnh hưởng đến phản ứng của hệ vi sinh vật đường ruột - như hệ thống miễn dịch, trao đổi chất và nhịp sinh học, sau này điều khiển giấc ngủ.
Các nhà nghiên cứu cho biết họ hy vọng nghiên cứu này sẽ cung cấp một bức tranh toàn diện hơn về cách các hệ thống khác nhau này tương tác và cách chúng phản ứng với môi trường không gian. [Tại sao chúng ta gửi động vật lên vũ trụ?]
Thực phẩm không gian trong tương lai
Khi các nhiệm vụ trở nên dài hơn và chúng ta mạo hiểm bay ra ngoài vũ trụ, các phi hành đoàn sẽ cần có khả năng tự trồng thực phẩm. Làm như vậy sẽ cắt giảm nguồn cung cấp mà họ sẽ phải mang theo, và nó cũng có lợi ích sức khỏe. Với việc bổ sung các buồng tăng trưởng thực vật Veggie trên trạm vũ trụ, NASA có một cách để đảm bảo rằng các phi hành đoàn có quyền truy cập vào thực phẩm tươi sống, mà cho đến nay chủ yếu bao gồm rau diếp.
Nhưng điều đó có thể sớm thay đổi sau khi Mark Settles thuộc Đại học Florida gửi một lô hàng Tảo không gian đến tiền đồn quay quanh.
Tại sao tảo? Ngoài việc là một nguồn thực phẩm tiềm năng, tảo còn hữu ích như một nguyên liệu sinh học (có nghĩa là nhà máy có thể được sử dụng trong sản xuất các vật liệu như nhựa và giấy), các nhà nghiên cứu cho biết.
Tảo cực kỳ hiệu quả trong việc sử dụng các điều kiện ánh sáng cường độ thấp để quang hợp - hoàn hảo cho sự phát triển trên quỹ đạo. Tuy nhiên, có một mối quan tâm lớn: Hầu hết các loài tảo phát triển tốt nhất trong chất lỏng, nhưng chất lỏng không hoạt động giống nhau trong không gian như trên Trái đất.
Settles giải thích rằng phi hành đoàn sẽ cố gắng phát triển một số chủng tảo trong túi nhựa thoáng khí trong các buồng tăng trưởng thực vật Veggie đã có trên trạm vũ trụ. Các mẫu tảo sống sẽ được đưa trở lại Trái đất vào cuối nhiệm vụ, vì vậy nhóm có thể nghiên cứu và xác định gen nào giúp tảo phát triển tốt nhất trong vi trọng lực. Bằng cách xác định các gen liên quan đến sự tăng trưởng nhanh hơn, họ hy vọng cuối cùng sẽ chế tạo được loài tảo để sản xuất hàng loạt trong không gian. [Thực vật trong không gian: Hình ảnh của các phi hành gia làm vườn]
Xử lý chất thải hiệu quả hơn
Là một phần của thí nghiệmMicro-12, John Hogan và các nhà khoa học khác tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA đang gửi một loạt Shewanella vi khuẩn đến trạm vũ trụ. Đặc biệt khắp cơ thể, Shewanella vi khuẩn không gây hại cho các phi hành gia; chúng thường được tìm thấy ở những nơi như đường tiêu hóa cũng như trên bề mặt răng của bạn.
Những sinh vật này có thể phát triển trên các điện cực kim loại và chuyển đổi chất thải hữu cơ (như nước tiểu) thành năng lượng điện. Hogan nói rằng nghiên cứu về các công nghệ tế bào nhiên liệu vi sinh vật, bao gồm cả công việc trong phòng thí nghiệm của ông, đang phát triển các cách xử lý nước thải đồng thời tạo ra điện để cung cấp năng lượng cho quá trình đó.
Thí nghiệm này không chỉ khám phá cách Shewanella thực hiện trong vi trọng lực, nhưng cũng sẽ phân tích cách thức màng sinh học - định dạng trong đó Shewanella sẽ phát triển - phản ứng với môi trường không gian. Nhờ một bộ máy ảnh đặc biệt, các nhà nghiên cứu sẽ có quyền truy cập vào chế độ xem 3D của màng sinh học và có thể theo dõi mọi thay đổi.
Tại sao NASA rất quan tâm đến các sinh vật này? Pin nhiên liệu vi sinh là một cách tuyệt vời để xử lý nước thải. Họ có thể bù đắp nhu cầu năng lượng bằng cách đồng thời sản xuất điện trong khi xử lý chất thải. Khi con người bắt tay vào các nhiệm vụ dài hạn trong tương lai, họ sẽ cần mức độ tự duy trì cao hơn. Các nhà nghiên cứu cho biết các quy trình hỗ trợ vi sinh vật có thể giúp cung cấp điều đó.
