سلولهای انسانی ناسا روی تراشههای اندام در ماه
سازمان فضایی آمریکایی ناسا، در حال اجرای یک آزمایش زیستی پیشرفته است که میتواند به حفاظت از سلامت فضانوردان در سفرهای آینده به ماه و مریخ کمک کند. این پروژه با استفاده از میکروچیپهای زیستی شامل سلولهای انسانی، طراحی شده تا تغییرات بیولوژیکی ناشی از حضور در فضای عمیق بر بدن انسان بررسی شود. هدف اصلی این طرح، درک اثرات فضا بر بدن و طراحی راهکارهای ایمنی برای ماموریتهای طولانیمدت است.
پروژه آواتار و ارتباط آن با ماموریت آرتمیس
تحقیق آواتار (AVATAR) شامل تراشههای اندامی ساختهشده از سلولهای انسانی فضانوردان ماموریت آرتمیس۲ (Artemis II) است. این تراشهها به مدت ۱۰روز داخل کپسول اوریون (Orion) به دور ماه خواهند چرخید. ناسا امیدوار است با بررسی واکنشهای واقعی سلولهای انسانی در فضا، امکان طراحی محافظتهای اختصاصی برای هر فضانورد فراهم شود.
چیپهای اندامی و کاربردهای آنها
چیپ اندامی یا اورگن آن اِ چیپ (Organ-on-a-Chip) دستگاهی کوچک به اندازه یک فلش USB است که از سلولهای انسانی ساخته میشود و عملکرد یک اندام مانند قلب، ریه، کبد یا مغز را شبیهسازی میکند. این فناوری قابلیتهایی مانند:
- پیشبینی واکنش بدن به داروها یا تابشها،
- ساخت کیت پزشکی اختصاصی برای هر فضانورد،
- و اتصال چند چیپ برای بررسی تعامل میان اندامها را فراهم میکند.
تمرکز پروژه آواتار بر سلولهای مغز استخوان
تیم آواتار کار خود را با مغز استخوان آغاز کرده است؛ زیرا این بافت، منبع اصلی تولید گلبولهای قرمز، سفید و پلاکتها بوده و در عین حال نسبت به پرتوهای فضایی بسیار حساس است. نتایج اولیه نشان میدهند که میکروگرانش میتواند ساختار استخوان و محیط سلولهای بنیادی خونساز را تغییر دهد؛ تغییراتی که مستقیما بر ایمنی بدن و توانایی انتقال اکسیژن اثر میگذارند و برای ماموریتهای طولانی اهمیت حیاتی دارند.
پرتوهای فضایی و اثر آن بر بدن
زمین بهوسیله مگنتوسفر از بسیاری از ذرات باردار محافظت میشود، اما در فاصله ماه، فضانوردان مستقیما در معرض پرتوهای کیهانی کهکشانی و ذرات خورشیدی قرار دارند. در ماموریت آرتمیس۱، میزان تابش در بخشهای مختلف کپسول اوریون اندازهگیری شد. اکنون تراشههای آواتار دادههای تکمیلی فراهم میکنند تا نشان دهند سلولهای انسانی در عمل چگونه به این پرتوها واکنش نشان میدهند.
روش اجرای آزمایش
تراشهها در یک محفظه خودکار قرار میگیرند که دما و تغذیه سلولها را کنترل میکند. این محفظه توسط شرکت آمریکایی اسپیس تَنگو (Space Tango) ساخته شده است تا نیاز به مداخله مستقیم فضانوردان کاهش یابد. پس از بازگشت کپسول، سلولها با روش توالییابی RNA تکسلولی (Single-cell RNA sequencing) تحلیل میشوند تا فعالیت هزاران ژن بهطور دقیق اندازهگیری گردد. این روش امکان مقایسه سلولهای یک فرد در شرایط فضا و زمین را بدون خطا فراهم میسازد.
مزایای پزشکی برای فضا و زمین
چیپهای اندامی میتوانند به توسعه درمانهای شخصیسازیشده منجر شوند. در ماموریتها، بهجای بستههای دارویی عمومی، کیت پزشکی اختصاصی برای هر فضانورد آماده خواهد شد؛ رویکردی که فضای کمتری اشغال میکند، خطرات را کاهش میدهد و تصمیمگیری درباره مسیر و زمان ماموریت را سادهتر میسازد. افزون بر این، این فناوری در زمین نیز کاربرد دارد؛ از جمله:
- تسریع در آزمایش داروهای سرطان،
- کاهش نیاز به مدلهای حیوانی،
- و شخصیسازی درمان بیماران.
چشمانداز آینده
اگرچه تراشههای آرتمیس۲ تنها ۱۰روز در فضا خواهند بود، اما این آغاز مسیری مهم برای مطالعه لحظهای زیستشناسی انسان در فضا است. دادههای بهدستآمده کتابخانهای از واکنشهای انسانی در شرایط فضایی ایجاد خواهند کرد تا ناسا بتواند تفاوتهای فردی و خطرات مشترک را شناسایی کند. در آینده، تراشههای طولانیمدتتر برای مطالعه سازگاریهای چندماهه طراحی خواهند شد؛ چیزی که برای ماموریتهای مریخ ضروری است.
نتیجهگیری
پروژه آواتار ناسا نشان میدهد که فناوری تراشههای اندامی میتواند پیوندی میان پژوهشهای فضایی و پزشکی روی زمین ایجاد کند. این تحقیقات علاوه بر افزایش ایمنی فضانوردان، زمینهساز توسعه درمانهای دقیقتر برای بیماران زمینی نیز خواهد بود.