Während der Artemis II-Mission werden die Astronauten auch Knochenmarkgewebe, das aus ihren eigenen Zellen hergestellt wurde, ins All bringen. Die Beobachtung der Auswirkungen der Raumfahrt auf diese "Organe" könnte zu einem besseren Verständnis der Gefahren längerer Raumflüge führen und möglicherweise die medizinischen Verfahren auf dem Boden verbessern.
Artemis II soll frühestens am 6. Februar dieses Jahres vom Kennedy Space Center starten und wird, wenn alles gut geht, Menschen zum ersten Mal seit 54 Jahren über die niedrige Erdumlaufbahn hinausbringen, und zwar weiter als je zuvor. Obwohl die Mission in erster Linie als Vorbereitung für eine künftige Mondlandung und eine mögliche Basis gedacht ist, will die NASA auf dem Weg dorthin auch eine Reihe von wissenschaftlichen Forschungszielen erreichen.
Dazu gehört das Projekt AVATAR (A Virtual Astronaut Tissue Analog Response). "AVATAR ist das zukunftsweisende Gewebechip-Experiment der NASA, das die Wissenschaft, die Medizin und unsere Annäherung an eine multi-planetarische Menschheit revolutionieren könnte", sagt NASA-Forscher Nicky Fox. "Jeder Gewebechip ist eine individuell erstellte winzige Probe, mit der wir untersuchen können, wie sich der Weltraum auf jeden einzelnen Astronauten auswirkt, um sicherzustellen, dass wir die medizinische Ausrüstung haben, die den Bedürfnissen jedes Einzelnen für eine Reise zum Mond und dann zum Mars entspricht."
Die Hauptbestandteile unseres Blutes, darunter rote und weiße Blutkörperchen sowie Blutplättchen, werden im Knochenmark gebildet. Knochenmarkspenden retteten schon Jahrzehnte, bevor andere Stammzellentransplantationen möglich wurden, Leben. Knochenmarkchips gibt es ebenfalls seit mehr als einem Jahrzehnt. Zellen, die außerhalb des Körpers gut überleben, sind ideal für die Untersuchung der Auswirkungen des Weltraums. Um eine Vergleichsbasis zu schaffen, werden die Gewebe aus Zellen hergestellt, die dem Knochenmark der Artemis-II-Astronauten entnommen wurden, die zusammen mit dem Chip selbst reisen.
Organ-on-a-Chip-Experimente, d. h. Zellen/Gewebe in einer mikrofluidischen Umgebung, haben in den letzten Jahren erheblich zur Entwicklung der medizinischen Forschung beigetragen. Sie bieten oft eine billigere und schnellere Alternative zu Tierversuchen, ohne ethische Bedenken zu wecken. Sie verwenden lebende Stammzellen, die gezüchtet werden, um Strukturen menschlicher Organe wie Lungen, Herzen oder sogar Gehirne nachzubilden, so dass sie zur Überwachung der Auswirkungen von Medikamenten oder bestimmten Stressfaktoren verwendet werden können.
Die NASA möchte diesen Ansatz nun auch für die Untersuchung von Langzeit-Raumflügen nutzen. Experten untersuchen seit Jahrzehnten die Auswirkungen der Mikrogravitation auf die Gesundheit von Astronauten, aber fast alle Forschungen wurden auf Raumstationen innerhalb des Van-Allen-Gürtels durchgeführt, wo die Strahlungsumgebung ganz anders ist als bei Mond- oder Marsmissionen. Die Artemis-II-Mission zur Umkreisung des Mondes wird zwar nur 10 Tage dauern, aber sie könnte dennoch viel mehr Informationen darüber liefern, wie sicher eine Langzeitexposition ist, als alles, was wir bisher gesehen haben.
Knochenmark eignet sich nicht nur für die Herstellung von Organchips, sondern ist auch besonders strahlenempfindlich, was bei längeren Missionen das Hauptproblem darstellt. Wir wissen bereits, dass sich Knochenmarkzellen in der Schwerelosigkeit anders entwickeln, was zu einer Verringerung der Knochendichte beiträgt, und dies ist eine große Herausforderung für Langzeitmissionen im Weltraum.
"Die Organchips könnten der NASA wichtige Daten liefern, um die Gesundheit der Astronauten bei Weltraummissionen zu schützen", sagte NASA-Forscherin Lisa Carnell. "Je weiter und länger wir ins All vordringen, desto eingeschränkter ist der Zugang der Besatzung zur medizinischen Versorgung. Daher ist es von entscheidender Bedeutung zu verstehen, ob es einzigartige und spezifische Gesundheitsbedürfnisse der einzelnen Astronauten gibt, damit wir sie mit der richtigen Versorgung auf zukünftige Reisen schicken können."
Nach der Rückkehr wird die DNA der Zellen auf den Chips sequenziert, um festzustellen, welche Veränderungen eingetreten sind, und diese Daten werden mit Daten von Zellen verglichen, die direkt aus dem Körper der zurückkehrenden Astronauten entnommen wurden. Das Interessante an der Mission ist, dass die Knochenmarkspende früher eine schmerzhafte Operation war. Das AVATAR-Projekt macht sich die Tatsache zunutze, dass die aus dem Blut gewonnenen Blutplättchen eine kleine Anzahl von Stammzellen und Vorläuferzellen des Knochenmarks enthalten, die von anderen Zellen isoliert werden können. Indem diese Zellen neben Blutgefäßzellen platziert werden, können gute Knochenmarkssimulationen erstellt werden.
Über die Forschung zu längeren Weltraummissionen hinaus kann AVATAR auch zu einem besseren Verständnis der Auswirkungen der Strahlentherapie auf das Knochenmark beitragen und so eine gezieltere Behandlung in der Zukunft ermöglichen.
