La NASA ha anunciado un experimento pionero que tiene como objetivo llevar la medicina personalizada a nuevas alturas. Este experimento forma parte de un plan estratégico para recopilar datos científicos valiosos durante la misión Artemis II, lo que permitirá a la NASA prepararse mejor antes de regresar a la superficie lunar y, luego, viajar a Marte.
La investigación Respuesta Análoga Virtual de Tejido de un Astronauta (AVATAR, por su acrónimo en inglés) utilizará dispositivos de órgano en un chip, o chips de órganos, para estudiar los efectos de la radiación del espacio profundo y la microgravedad en la salud humana. Los chips contendrán células de astronautas de Artemis II y volarán lado a lado con la tripulación en su viaje de cerca de 10 días alrededor de la Luna. Esta investigación, combinada con otros estudios sobre la salud y el desempeño de los astronautas de Artemis II, dará a la NASA una idea de cómo proteger mejor a los astronautas a medida que la exploración se expande a la superficie de la Luna, Marte y más allá.
AVATAR es un experimento visionario de la NASA de chips con tejido humano que revolucionará la forma en que haremos ciencia, medicina y exploración multiplanetaria con seres humanos”.
<strong>Nicky Fox</strong>
Administradora adjunta, Dirección de Misiones Científicas de la NASA
“AVATAR es un experimento visionario de la NASA de chips con tejido humano que revolucionará la forma en que haremos ciencia, medicina y exploración multiplanetaria con seres humanos”, dijo Nicky Fox, administradora adjunta en la Dirección de Misiones Científicas de la sede central de la NASA en Washington. “Cada chip de tejido es una minúscula muestra creada de forma única para que podamos examinar cómo actúan los efectos del espacio profundo en cada explorador humano antes de su viaje, para asegurarnos de empacar los suministros médicos adecuados, adaptados a las necesidades de cada individuo, a medida que viajamos de regreso a la Luna y, más adelante, a Marte”.
Esta investigación es una colaboración entre la NASA, agencias gubernamentales y socios de la industria, aprovechando su experiencia comercial para obtener una comprensión más profunda de la biología y las enfermedades humanas. Esta investigación podría acelerar las innovaciones en la atención médica personalizada, tanto para los astronautas en el espacio como para los pacientes en la Tierra.
Un órgano en un chip: imitación para la salud humana
Los chips de órganos, también conocidos como chips de tejidos o sistemas microfisiológicos, tienen un tamaño parecido al de una memoria USB y se utilizan para ayudar a comprender, y luego predecir, la manera como un individuo podría responder a diversos factores estresantes, como la radiación o los tratamientos médicos, incluyendo los productos farmacéuticos. Esencialmente, estos pequeños dispositivos sirven como “avatares” de los órganos humanos.
Los chips de órganos contienen células humanas vivas que son cultivadas para representar las estructuras y funciones de regiones específicas de los órganos humanos, como el cerebro, los pulmones, el corazón, el páncreas y el hígado. Pueden latir como un corazón, respirar como un pulmón o metabolizar como un hígado. Los chips de tejido se pueden vincular entre sí para imitar la interacción de los órganos, lo cual es importante para comprender cómo responde todo el cuerpo humano a los factores estresantes o los tratamientos.
Los investigadores y oncólogos utilizan chips de tejido humano hoy en día para comprender cómo podría reaccionar el cáncer de un paciente determinado a diferentes medicamentos o tratamientos de radiación. Hasta la fecha, un hito estándar para los órganos en chips ha sido mantener las células humanas sanas durante 30 días. Sin embargo, la NASA y otras instituciones de investigación están ampliando estos límites al aumentar la longevidad de los chips de órganos a un mínimo de seis meses para que los científicos puedan observar enfermedades y terapias farmacológicas durante un período más largo.
La médula ósea como indicador pionero
La misión Artemis II utilizará chips de órganos creados con células madre y progenitoras que forman la sangre, las cuales se originan en la médula ósea, de miembros de la tripulación de Artemis II.
La médula ósea se encuentra entre los órganos más sensibles a la exposición a la radiación y, por lo tanto, es de vital importancia para los vuelos espaciales tripulados. También juega un papel vital en el sistema inmunitario, ya que allí se originan todos los glóbulos rojos y blancos adultos, por lo que los investigadores tienen como objetivo entender de qué manera la radiación del espacio profundo afecta a este órgano.
Los estudios han demostrado que la microgravedad afecta el desarrollo de las células de la médula ósea. Aunque la Estación Espacial Internacional trabaja en la órbita terrestre baja, la cual está protegida de la mayor parte de la radiación cósmica y solar por la magnetosfera de la Tierra, los astronautas suelen sufrir pérdida de densidad ósea. Dado que la tripulación de Artemis II volará más allá de esta capa protectora, los investigadores de AVATAR también buscan comprender cómo los factores estresantes en combinación con la radiación del espacio profundo y la microgravedad afectan a las células en desarrollo.
Para fabricar los chips de órganos de médula ósea, los astronautas de Artemis II primero donarán plaquetas a un sistema de atención de salud local. Las células restantes de sus muestras estarán compuestas por un pequeño porcentaje de células madre y progenitoras obtenidas a partir de la médula ósea. Los científicos financiados por la NASA en Emulate, Inc., empresa que desarrolló la tecnología de chip de órganos utilizada en AVATAR, purificarán estas células con perlas magnéticas que se unen específicamente a ellas. Las células purificadas serán colocadas en los chips de médula ósea junto a células de los vasos sanguíneos y otras células de soporte para modelar la estructura y función de la médula ósea.
La investigación de cómo la radiación afecta a la médula ósea puede proporcionar información sobre cómo la radioterapia y otros agentes que dañan el ADN, como los fármacos quimioterapéuticos, perjudican la formación de los glóbulos sanguíneos. Su importancia tanto para los vuelos espaciales como para la medicina en la Tierra hace que la médula ósea sea un órgano ideal para su estudio en el proyecto AVATAR de Artemis II.
Pasajero para la investigación
“Los chips de órganos podrían brindar datos vitales para proteger la salud de los astronautas en misiones al espacio profundo para la NASA”, dijo Lisa Carnell, directora de la División de Ciencias Biológicas y Físicas en la sede central de la NASA. “A medida que avancemos y permanezcamos más tiempo en el espacio, la tripulación solo tendrá acceso limitado a la atención médica clínica en el sitio. Por lo tanto, será fundamental comprender si hay necesidades de atención médica únicas y específicas para cada astronauta, de modo que podamos enviar con ellos los suministros adecuados en misiones futuras”.
Durante la misión Artemis II, los chips de órganos estarán resguardados en una carga útil personalizada desarrollada por la empresa Space Tango, e irá montada dentro de la cápsula durante la misión. La carga útil estará alimentada por batería para mantener el control ambiental automatizado y la administración del medio donde se mantendrán los chips de órganos durante todo el vuelo.
Los chips de órganos podrían brindar datos vitales para proteger la salud de los astronautas en misiones al espacio profundo para la NASA”.
<strong>Lisa Carnell</strong>
Director de la División de Ciencias Biológicas y Físicas de la NASA
A su regreso, los investigadores de Emulate examinarán cómo el vuelo espacial ha afectado a los chips de médula ósea mediante una secuenciación de ARN unicelular, una poderosa técnica que mide cómo cambian miles de genes dentro de las células individuales. Los científicos compararán los datos de las muestras de vuelo con las mediciones en las células de la tripulación efectuadas en un estudio sobre inmunidad en tierra que se llevará a cabo simultáneamente. Esto dará la visión más detallada hasta la fecha de los efectos de los vuelos espaciales y la radiación del espacio profundo en el desarrollo de los glóbulos sanguíneos.
División de Ciencias Biológicas y Físicas (BPS)
La División de Ciencias Biológicas y Físicas (BPS, por sus siglas en inglés) de la NASA es pionera en el descubrimiento científico y permite la exploración mediante el uso de entornos espaciales para llevar a cabo investigaciones que no son posibles en la Tierra. El estudio de los fenómenos biológicos y físicos en condiciones extremas permite a los investigadores avanzar en el conocimiento científico fundamental necesario para ir más lejos y permanecer más tiempo en el espacio, al tiempo que beneficia a la vida en la Tierra.
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