Raumfahrttouristen gelangen bereits für viel Geld zum Vergnügen ins All. Doch dient die Schwerelosigkeit im Weltraum auch Zwecken, die der irdischen Allgemeinheit dienen könnten. Während große Hoffnungen zur Bekämpfung einiger schwieriger Krankheiten in der Stammzellenforschung liegen, hapert es dabei bisher auch an der Gravitation. Einige Wissenschaftler schießen Stammzellen ins All, um die Schwerelosigkeit zu nutzen. Andere erforschen, wie sich die Raumfahrt auf den Körper auf zellulärer Ebene auswirkt. Und einige helfen Wissenschaftlern, Krankheiten wie Krebs besser zu verstehen.
Wissenschaftler des Cedars-Sinai Medical Center in Los Angeles und der University of California, San Diego, versuchen, neue Wege zu finden, um große Mengen einer Art von Stammzellen zu produzieren, aus denen fast jede andere Art von Zelle im Körper entstehen kann – und die möglicherweise zur Behandlung vieler Krankheiten eingesetzt werden können. Die Zellen trafen am Wochenende mit einem Versorgungsschiff an der Internationalen Raumstation (ISS) ein.
Auch die Stammzellen des Forschers Dhruv Sareen umkreisen jetzt die Erde, um zu testen, ob sie in der Schwerelosigkeit besser wachsen.
“Ich glaube nicht, dass ich in der Lage wäre, die Kosten für einen privaten Flug ins All zu tragen”, sagte Sareen. “Zumindest ein Teil von mir in den Zellen kann mitfliegen!”
“Indem wir die Grenzen auf diese Weise verschieben, gewinnen wir Wissen und Wissenschaft und lernen dazu”, sagte Clive Svendsen, Direktor des Cedars-Sinai-Instituts für Regenerative Medizin.
Sechs frühere Projekte aus den USA, China und Italien hätten verschiedene Arten von Stammzellen an Bord geschickt, darunter auch die Studie seines Teams über die Auswirkungen der Mikrogravitation auf die Herzfunktion auf Zellebene, sagte Dr. Joseph Wu von der Stanford University, der das Stanford Cardiovascular Institute leitet. Wu half im vergangenen Jahr bei der Koordinierung einer Reihe von Programmen zur weltraumgestützten Stammzellenforschung.
Die irdische Anwendung vieler dieser Forschungsergebnisse liegt noch in weiter Ferne. Derzeit enthalten die einzigen von der Food and Drug Administration (FDA), einer US-Bundesbehörde des Ministeriums für Gesundheit, zugelassenen stammzellbasierten Produkte blutbildende Stammzellen aus Nabelschnurblut für Patienten mit Blutkrankheiten wie bestimmten Fällen von Lymphomen. Es gibt keine zugelassenen Therapien, die die Art von Stammzellen verwenden, die ins All geschickt werden, oder andere, die von ihnen abgeleitet sind, sagte Jeffrey Millman, ein Experte für Biomedizintechnik an der Washington University in St. Louis.
Es laufen jedoch klinische Versuche mit Stammzellen zur Behandlung von Krankheiten wie Makuladegeneration, Parkinson und Herzinfarktschäden. Millman ist zudem an Forschungsarbeiten beteiligt, die zu einem neuen Ansatz für die Behandlung von Typ-1-Diabetes führen könnten.
Während Wissenschaftler in Stammzellen ein großes Versprechen sehen, wird dieses durch ein frustrierendes irdisches Problem getrübt: Die Schwerkraft der Erde macht es schwierig, die riesigen Mengen an Zellen zu züchten, die für künftige Therapien erforderlich sind, da mitunter mehr als eine Milliarde pro Patient benötigt werden.
“Selbst wenn die FDA eine dieser Therapien sofort genehmigen würde, haben wir mit der derzeitigen Technologie nicht die Kapazität, die benötigten Zellen herzustellen”, so Millman.
Das Problem? In großen Bioreaktoren müssen die Zellen kräftig umgerührt werden, sonst verklumpen sie oder fallen auf den Boden des Tanks, so Millman. Der Stress kann zum Absterben der meisten Zellen führen.
“In der Null-G-Stellung wirken keine Kräfte auf die Zellen ein, so dass sie einfach auf andere Weise wachsen können”, sagte Svendsen.
Das Cedars-Sinai-Team hat sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen verschickt. Viele Wissenschaftler halten sie für das perfekte Ausgangsmaterial für alle Arten von personalisierten, zellbasierten Behandlungen. Sie tragen die DNA des Patienten in sich und ähneln in ihrer Vielseitigkeit den embryonalen Stammzellen, nur dass sie aus Haut- oder Blutzellen von Erwachsenen umprogrammiert werden.
Für ihr Experiment, das von der NASA finanziert wird, enthält ein schuhkartongroßer Behälter Säcke, die mit Zellkugeln und allen Pumpen und Lösungen gefüllt sind, die benötigt werden, um sie vier Wochen lang am Leben zu erhalten. Die Fracht enthält auch neurale Stammzellen, die von Svendsen stammen. Die Wissenschaftler verwendeten Stammzellen, die aus ihren eigenen weißen Blutkörperchen gewonnen wurden, weil es für sie einfach war, ihre Zustimmung zu geben.
Sie werden das Experiment aus der Ferne mit einer Box mit Zellen auf der Erde durchführen, um sie zu vergleichen. In etwa fünf Wochen werden sie das Weltraumexperiment in derselben SpaceX-Kapsel zurückbekommen.
Die Arbeit soll den Weg für weitere von der NASA finanzierte Forschungsarbeiten ebnen. Wenn sie in der Lage sind, herauszufinden, wie man Milliarden von Zellen in der Umlaufbahn herstellen kann, so Svendsen, “könnte das enorme Auswirkungen haben.”
Während desselben Starts schickten Forscher der University of California, San Diego, Blutstammzellen zur Raumstation und wiederholten damit ein Experiment vom letzten Jahr. Sie wollen herausfinden, ob die niedrige Erdumlaufbahn eine schnellere Alterung der Zellen bewirkt, die zu Problemen führt, welche die Voraussetzungen für präkanzeröse Veränderungen schaffen. Ein Ziel ist es, die Gesundheit der Astronauten zu schützen.
Laut Afshin Beheshti, einem Forscher am NASA Ames Research Center, fangen die Wissenschaftler gerade erst an, einige der Risiken der Raumfahrt zu verstehen.
“Im Weltraum gibt es mehr Unbekannte als Bekannte”, sagte er. “Jede neue Art von Experiment wird Aufschluss darüber geben, wie der Körper auf die Weltraumumgebung reagiert”.
Letztendlich, so Beheshti, sollte die Forschung nicht nur praktische, irdische Lösungen wie neue Medikamente hervorbringen. Sie soll auch bei weit entfernten menschlichen Bestrebungen, wie dem Leben auf anderen Planeten, helfen.
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(ap/rt de)
