Cargo Dragon wraca z ISS. W środku tkanki i trop na raka

Cargo Dragon szykuje się do powrotu z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, a w środku nie będzie tylko sprzętu i zużytych części. Na Ziemię mają wrócić próbki, które mogą pomóc w rozwoju drukowanych tkanek, terapii nowotworowych i przyszłych misji daleko poza orbitę.

Choć nie budzi takich emocji jak start rakiety, powrót kapsuły z wynikami eksperymentów jest często kluczowym momentem całej misji, ale z punktu widzenia nauki bywa nawet ważniejszy. Dopiero po wodowaniu kapsuły próbki trafiają do laboratoriów na Ziemi, gdzie można dokładnie sprawdzić, jak zachowywały się przez tygodnie w mikrograwitacji. W tym przypadku największą uwagę przyciągają bioprintowane tkanki oraz materiały inspirowane DNA, które mogą pomóc w opracowaniu bardziej precyzyjnych terapii przeciwnowotworowych.

Statek Cargo Dragon misji CRS-34 ma odłączyć się od przedniego portu modułu Harmony we wtorek 16 czerwca. Po oddaleniu się od stacji kapsuła wejdzie w atmosferę i ma wodować u wybrzeży Kalifornii 17 czerwca. NASA nie planuje transmisji samego wodowania, ale będzie podawać aktualizacje po zakończeniu operacji.

Na pokładzie znajdą się tysiące kilogramów ładunku. Część to sprzęt techniczny, który wraca do przeglądu, analizy albo naprawy. Część to jednak nauka w najczystszej postaci: próbki biologiczne, wyniki eksperymentów i materiały, których wartość polega na tym, że przez pewien czas przebywały w warunkach niedostępnych w ziemskim laboratorium.

To jest jedna z najważniejszych przewag Dragona. Rosyjski Progress i część innych statków towarowych spala się po prostu w atmosferze razem z odpadami. Dragon może przywieźć ładunek z powrotem. Dzięki temu ISS nie jest wyłącznie miejscem, gdzie coś się testuje i zostawia. Jest laboratorium, które potrafi oddać próbki naukowcom na Ziemi.

Jednym z najbardziej medialnych elementów ładunku powrotnego niewątpliwie są bioprintowane tkanki narządowe i chrząstka. Bioprinting to odmiana druku 3D, w której zamiast plastiku lub metalu używa się komórek i tzw. biotuszu. Celem nie jest wydrukowanie gadżetu, lecz stworzenie żywej struktury przypominającej fragment tkanki.

Na Ziemi taki proces jest trudny, bo miękkie struktury biologiczne łatwo zapadają się pod własnym ciężarem. Mikrograwitacja może tu pomóc, ponieważ usuwa jeden z największych problemów: ciężar działający na delikatne, świeżo tworzone struktury. Dzięki temu łatwiej sprawdzić, jak komórki układają się, łączą i dojrzewają w 3D.

Nie oznacza to oczywiście, że po powrocie Dragona lekarze będą mogli od razu wszczepiać pacjentom wydrukowane w kosmosie narządy. Do tego jeszcze bardzo daleka droga. Na razie chodzi o lepsze zrozumienie, jak tworzyć bardziej stabilne i realistyczne modele tkanek. To właśnie one mogą w przyszłości pomóc w testowaniu nowych leków, badaniu przebiegu chorób czy rozwijaniu metod naprawy uszkodzonych tkanek.

Szczególnie interesująco wygląda temat chrząstki. To właśnie ona pomaga stawom płynnie pracować, amortyzuje obciążenia i zmniejsza tarcie podczas ruchu. Kłopot w tym, że organizm bardzo słabo radzi sobie z jej odbudową. Gdy chrząstka zostanie uszkodzona, skutki mogą być odczuwalne przez lata – od bólu i sztywności stawów po problemy z poruszaniem się i rozwój zmian zwyrodnieniowych.

Drukowanie chrząstki albo struktur chrząstkopodobnych może więc mieć duże znaczenie dla przyszłych terapii. Żeby jednak taka technologia wyszła poza laboratorium, naukowcy muszą zrozumieć, jak komórki zachowują się w strukturach 3D, jak tworzą macierz międzykomórkową i jak dojrzewają w materiał, który nie tylko wygląda jak tkanka, ale zachowuje się jak tkanka.

Mikrograwitacja daje tu nietypowe warunki eksperymentu. Nie zastępuje badań ziemskich, ale pozwala wyłączyć jeden z dominujących czynników i zobaczyć procesy z innej strony. Próbki wracające z ISS mogą pokazać, czy kosmos pomaga w budowaniu struktur, które na Ziemi są bardzo trudne do utrzymania.

Drugim mocnym wątkiem są materiały inspirowane DNA, rozwijane pod kątem nowych terapii przeciwnowotworowych. To nie jest klasyczna chemioterapia w miniaturowej wersji. Chodzi o nanomateriały, które naśladują niektóre właściwości naturalnego DNA i mogą służyć jako nośniki leków.

Chodzi o coś, z czym medycyna zmaga się od dawna: jak sprawić, żeby lek trafiał przede wszystkim tam, gdzie jest potrzebny, czyli do komórek nowotworowych, a nie rozchodził się po całym organizmie. To właśnie dlatego wiele terapii, choć potrafi skutecznie zwalczać raka, jednocześnie powoduje szereg nieprzyjemnych skutków ubocznych. Im precyzyjniej uda się dostarczyć lek do celu, tym większa szansa na skuteczne leczenie przy mniejszym obciążeniu dla pacjenta.

Materiały inspirowane DNA mają potencjalnie pomagać w bardziej precyzyjnym dostarczaniu ładunku. W kosmosie naukowcy sprawdzają, jak takie struktury formują się i stabilizują w mikrograwitacji. Jeżeli uda się uzyskać bardziej przewidywalne i stabilne nanostruktury, może to pomóc w projektowaniu terapii celowanych, zwłaszcza wobec guzów trudnych do leczenia.

W ładunku powrotnym znajdą się także dane dotyczące magazynowania paliw kriogenicznych. Brzmi mniej efektownie niż tkanki i rak, ale dla przyszłych misji kosmicznych to temat fundamentalny. Paliwa kriogeniczne są przechowywane w bardzo niskich temperaturach. Problem polega na tym, że w kosmosie trzeba ograniczać ich parowanie, kontrolować temperaturę i zarządzać cieczą w warunkach mikrograwitacji.

Jeśli ludzkość chce latać dalej niż na niską orbitę okołoziemską, musi umieć przechowywać i transferować takie paliwa przez dłuższy czas. Misje księżycowe, marsjańskie i dalekie loty załogowe nie będą działać jak krótkie przejazdy na stację paliw. Trzeba będzie planować magazynowanie, tankowanie i utrzymanie materiałów pędnych w stanie gotowości.

Wśród powracającego sprzętu znajdzie się m.in. urządzenie do obrazowania oczu, pochłaniacz filtrujący śladowe zanieczyszczenia z powietrza oraz pompa separatora z systemu sanitarnego. Stacja kosmiczna jest zamkniętym środowiskiem, w którym powietrze, woda, odpady i zdrowie załogi muszą być stale monitorowane.

Oczy astronautów są pod stałą obserwacją, bo długie miesiące spędzone w mikrograwitacji potrafią odbić się na wzroku. Naukowcy od lat badają ten problem na ISS, regularnie sprawdzając stan oczu członków załogi. Gdy taki sprzęt wraca na Ziemię, można go dokładnie przejrzeć, naprawić i przygotować do kolejnych misji.

Podobnie jest z elementami systemów podtrzymywania życia. Absorbenty, pompy, filtry i części systemu sanitarnego – bez nich nie ma długotrwałego życia w kosmosie. Każdy taki element musi działać niezawodnie, bo na orbicie nie da się po prostu otworzyć okna.

Po wodowaniu najważniejszy będzie przede wszystkim czas. Część próbek biologicznych jest wrażliwa i wymaga szybkiego przekazania do laboratoriów. Naukowcy muszą zbadać, co stało się z komórkami, tkankami i materiałami w mikrograwitacji, zanim próbki zmienią się pod wpływem warunków ziemskich.

Przeczytaj także:

To właśnie dlatego powrót Dragona jest tak ważny dla badań prowadzonych na ISS. Sam eksperyment w kosmosie to dopiero połowa pracy. Reszta zaczyna się po otwarciu kapsuły, gdy próbki trafiają do laboratoriów, są zabezpieczane lub rozmrażane, a naukowcy porównują je z materiałem badanym na Ziemi i sprawdzają, które różnice rzeczywiście są efektem pobytu na orbicie.

*Grafika wprowadzając: NASA; AI