Το μέλλον της ιατρικής βρίσκεται στο διάστημα;

Σύνταξη – επιμέλεια: Στέλιος Βασιλούδης

Σε ένα μικρό εργαστήριο, στριμωγμένο στη γωνία ενός ουρανοξύστη στο κέντρο του Τελ Αβίβ, ο Ισραηλινός επιχειρηματίας Yossi Yamin κρατά περήφανα αυτό που αποκαλεί «ένα μικρό εργοστάσιο – βαλίτσα τύπου James Bond, που τροφοδοτείται από τον ήλιο».

Όπως συμβαίνει με πολλά από τα καλύτερα gadgets του 007, οι αρχικές εντυπώσεις είναι δυσοίωνες. Όμως, τα τελευταία τέσσερα χρόνια, αυτά τα μικρά μεταλλικά κουτιά, επικαλυμμένα με ηλιακούς συλλέκτες, έχουν εκτοξευθεί επανειλημμένα σε τροχιά στο πίσω μέρος ενός πυραύλου SpaceX, φέρνοντας πρωτοποριακές νέες γνώσεις πίσω στη Γη για θέματα που κυμαίνονται από τη συμπεριφορά των κυττάρων λευχαιμίας έως τους καλύτερους τρόπους παραγωγής κρέατος εργαστηριακής καλλιέργειας.

Ως Διευθύνων Σύμβουλος της SpacePharma – μιας εταιρείας που συνεργάζεται με πελάτες σε όλο τον κόσμο – από παιδικά νοσοκομεία μέχρι τις μεγάλες φαρμακευτικές εταιρείες – ο Yamin βοήθησε στην δημιουργία μιας νέας πρωτοποριακής βιομηχανίας. Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία που αναπτύχθηκε στο Technion, το παλαιότερο πανεπιστήμιο του Ισραήλ, ένας αυξανόμενος αριθμός βιολόγων είναι σε θέση να σμικρύνουν τα πειράματά τους και να τα στείλουν στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), όπου μπορούν να ελέγχονται (εξ αποστάσεως) από το έδαφος.

«Αυτό δεν είναι πλέον επιστημονική φαντασία», λέει ο Yamin. «Πέρυσι, πραγματοποιήσαμε επτά πειράματα σε τροχιά και ο αριθμός αυξάνεται. Τον επόμενο μήνα, πραγματοποιούμε πέντε πειράματα στο διάστημα σε τομείς που κυμαίνονται από το μέλλον της περιποίησης του δέρματος έως τα φάρμακα μακροζωίας και τις εγκεφαλικές παθήσεις», συμπληρώνει.

Η ιδέα να αφήσουμε τη Γη για να επεκτείνουμε τα όρια της ιατρικής ανάγεται στην αυγή της διαστημικής εποχής. Μπροστά στην ανάγκη να δικαιολογήσει το τεράστιο κόστος της εκτόξευσης έως και 50 πτήσεων το χρόνο, η Nasa κατέληξε στην πρόταση να κανουν οι αστροναύτες πολλαπλές εργασίες, χρησιμοποιώντας το χρόνο τους στην τροχιά για να αναζητήσουν θεραπείες για τον καρκίνο και πολλές άλλες ασθένειες που ταλαιπωρούν την ανθρωπότητα.

Η απουσία βαρύτητας έχει κάνει – εδώ και καιρό – το διαστημικό χώρο μια τόσο ελκυστική παιδική χαρά για την επίλυση μερικών από τις πιο δυσκολες εξισώσεις της βιολογίας. Η έλξη του βαρυτικού πεδίου της Γης μπορεί να κρύψει μερικούς από τους τρόπους με τους οποίους επικοινωνούν τα κύτταρα, καθιστώντας πιο δύσκολο να κατανοήσουμε γιατί συμπεριφέρονται με τον τρόπο που το κάνουν. Η βαρύτητα, για παράδειγμα, καθιστά πολύ πιο περίπλοκη την διατήρηση των βλαστοκυττάρων στην πιο καθαρή και χρήσιμη κατάστασή τους για παρατεταμένες περιόδους, ωθώντας τα συνεχώς και ενθαρρύνοντας τα να προχωρήσουν στη διαφοροποίηση τους. Καθιστά επίσης πολύ πιο δύσκολο για τους επιστήμονες να μελετήσουν τις πολύπλοκες κρυσταλλικές δομές βασικών πρωτεϊνών – για παράδειγμα εκείνων που συνδέονται με καρκίνο, ιούς, γενετικές διαταραχές και καρδιακές παθήσεις. Η ανάπτυξη αυτών των εύθραυστων κρυστάλλων από την αρχή, είναι ζωτικής σημασίας για την ανάλυση του τρόπου με τον οποίο εξελίσσεται ένας όγκος ή ένας ιός ή για τον εντοπισμό μικρών υποδοχεων όπου θα μπορούσε να συνδεθεί ένα νέο φάρμακο. Όμως, όταν δημιουργούνται στη Γη, η βαρύτητα τους έλκει προς τα κάτω, θολώνοντας την πραγματική τους εικόνα.

«Η διαλεύκανση της τρισδιάστατης δομής των πρωτεϊνών που εμπλέκονται σε ορισμένες διαταραχές της υγείας μπορεί να μας δώσει μια καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η λειτουργία τους θα μπορούσε να βελτιωθεί ή να ανασταλεί», λέει ο καθηγητής Thais Russomano, ειδικός στη διαστημική ιατρική και Διευθύνων Σύμβουλος του thinktank, InnovaSpace. «Οι κρύσταλλοι μεγεθύνονται στο διάστημα και έχουν λιγότερες ατέλειες. Μπορούμε να πάρουμε κάποια ιδέα, μέσω προσομοιώσεων, που δημιουργούνται από υπολογιστή, αλλά ακριβή μοντέλα μπορούν να δημιουργηθούν μόνο αν έχουμε πολλά δεδομένα, τα οποία δεν έχουμε πάντα», προσθέτει.

Αυτό έχει ήδη αποφέρει σημαντικές ανακαλύψεις. Για την εταιρεία βιοτεχνολογίας MicroQuin με έδρα τη Μασαχουσέτη, μια σειρά πειραμάτων που διεξήχθησαν στον ISS τα τελευταία τέσσερα χρόνια βοήθησαν στην προωθηση μιας νέας σειράς φαρμάκων για τον καρκίνο των ωοθηκών και του μαστού, καθώς και για τραυματική εγκεφαλική βλάβη, τη νόσο του Πάρκινσον, ακόμη και τη γρίπη, με βάση μια οικογένεια πρωτεϊνών που ονομάζονται TMBIM.

Οι επιστήμονες επιθυμούσαν εδώ και καιρό να στοχεύσουν τις TMBIM με φάρμακα, επειδή βοηθούν στη ρύθμιση του εσωτερικού περιβάλλοντος ενός κυττάρου. Σε ορισμένους καρκίνους και νευροεκφυλιστικές ασθένειες, αυτό το περιβάλλον γίνεται τοξικό και οι πρωτεΐνες αυτες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως διακόπτης για την αναστροφή αυτών των αλλαγών – εάν γνωρίζουμε αρκετά για το πώς να τις χειριστούμε. Η βαρύτητα εμποδίζει εμφανώς τις TMBIM να  κρυσταλλωθούν στη Γη, ομως η MicroQuin κατάφερε να το κάνει στο διάστημα.

«Οι δυνατότητες είναι συναρπαστικές», λέει ο Scott Robinson, ιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος της MicroQuin. «Η γρίπη είναι ένα καλό παράδειγμα, επειδή όταν ο ιός εισέρχεται μέσα σε ένα κύτταρο, αλλάζει ολόκληρο το περιβάλλον ώστε να είναι εξαιρετικά οξειδωτικό. Όμως, αν σταματήσουμε αυτήν την αλλαγή χρησιμοποιώντας TMBIM, θα καταφέρουμε να σταματήσουμε πλήρως τη μόλυνση από τη γρίπη. Οι TMBIM θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως συνδυαστική θεραπεία για την ευαισθητοποίηση των καρκινικών κυττάρων στην ανοσοθεραπεία», συνεχίζει.

Τραγωδία και θρίαμβος

Ο τομέας της διαστημικής ιατρικής επιταχύνθηκε από μια από τις χειρότερες καταστροφές στην ιστορία της Nasa. Τον Φεβρουάριο του 2003, το διαστημικό λεωφορείο Columbia εξερράγη καθώς εισήλθε ξανά στην ατμόσφαιρα πάνω από το Τέξας και τη Λουιζιάνα – οδηγώντας στο θάνατο και τους επτά αστροναύτες που επέβαιναν στο σκάφος. Η ζημιά στο αριστερό φτερό του λεωφορείου, που είχε σημειωθεί δύο εβδομάδες νωρίτερα κατά την εκτόξευση, το είχε καταστήσει πολύ εύθραυστο για να αντέξει τις τεράστιες πιέσεις της επανεισόδου.

Τρεις μήνες αργότερα, μια σειρά από φιαλίδια ανακαλύφθηκε ανάμεσα στα συντρίμμια. Περιείχαν κρυστάλλους, σχεδον άθικτους ακόμα, που προέρχονταν από ένα πείραμα στο οποίο εργάζονταν οι αστροναύτες του Κολούμπια κατά τη διάρκεια του χρόνου τους στον ISS. Οι κρύσταλλοι έδωσαν στους βιολόγους ζωτικής σημασίας πληροφορίες σχετικά με τη δομή μιας πρωτεΐνης που ονομάζεται ιντερφερόνη άλφα-2b, το δραστικό συστατικό του φαρμάκου Intron A, το οποίο εκείνη την εποχή ήταν μια τυπική θεραπεία για το μελάνωμα και την ηπατίτιδα C.

«Αυτός ήταν ένας από τους στόχους της αποστολής», λέει ο Paul Reichert, ερευνητής μηχανισμού δράσης φαρμάκων στη Merck και βετεράνος πρωτοπόρος της διαστημικής ιατρικής, ο οποίος ήταν σύμβουλος του έργου. «Ήμουν τόσο ευτυχής εκείνη την εποχή, γιατί παρα τη θλίψη μας, μπορέσαμε να δώσουμε στις οικογένειες κάποιες θετικές πληροφορίες», συμπληρώνει.

Το ενδιαφέρον άρχισε να αυξάνεται μεταξύ των μελών της φαρμακευτικής βιομηχανίας. Το 2017, ο Reichert συμμετείχε σε μια αποστολή όπου η Merck έστειλε το φάρμακό της Keytruda  - το οποίο χρησιμοποιείται για τη θεραπεία πολλών διαφορετικών τύπων καρκίνου, από τον πνεύμονα μέχρι το κεφάλι και τον λαιμό – στον ISS. Τα δεδομένα που προέκυψαν βοήθησαν την εταιρεία να αναπτύξει μια εξαιρετικά συμπυκνωμένη μορφή του φαρμάκου, η οποία θα μπορούσε να χορηγηθεί με ένεση από γιατρό.

«Ένα από τα προβλήματα με τα θεραπευτικά μονοκλωνικά αντισώματα, είναι ότι πρέπει να χορηγούνται ως εγχύσεις σε νοσοκομειακές εγκαταστάσεις κάθε λίγες εβδομάδες», λέει ο Reichert, ο οποίος έκτοτε συμβουλεύει την Eli Lilly και το Ίδρυμα Michael J Fox για τη διεξαγωγή πειραμάτων στο διάστημα. «Διαρκεί αρκετές ώρες, ενώ μια ένεση γίνεται σε μερικά λεπτά. Έτσι, αυτό όχι μόνο βελτιώνει την ποιότητα ζωής του ασθενούς, αλλά θα μπορούσε επίσης να μειώσει το κόστος της θεραπείας», συνεχίζει.

Τα επόμενα χρόνια, το διάστημα θα μπορούσε επίσης να μεταμορφώσει έναν άλλο ιατρικό τομέα που αγωνίζεται να ανταποκριθεί στις προσδοκίες. Τα βλαστοκύτταρα υποτίθεται ότι εγκαινίασαν μια εποχή αναγεννητικής ιατρικής, βοηθώντας στην ανάπτυξη κατεστραμμένων οργάνων και προσφέροντας νέα ελπίδα σε άτομα με καρδιακή ή ηπατική ανεπάρκεια. Ωστόσο, μέχρι στιγμής, οι επιστήμονες έχουν δώσει αγώνα για να αναπτύξουν βιώσιμες θεραπείες. Η διαδικασια είναι δαπανηρή αλλά και αναποτελεσματική. Για κάθε εκατομμύριο βλαστοκύτταρα που αναπτύσσονται στο εργαστηριο, μόνο περίπου 100 μπορούν να επαναπρογραμματιστούν επιτυχώς σε καρδιακό μυ ή ηπατικό κύτταρο, αλλά και αυτά που αναπτύσσονται δεν ενσωματώνονται καλά όταν μεταμοσχεύονται στο σώμα.

«Η ποιότητα των κυττάρων δεν είναι πάντα εξαιρετική», λέει ο Clive Svendsen, εκτελεστικός διευθυντής του ινστιτούτου αναγεννητικής ιατρικής στο Cedars-Sinai στο Λος Άντζελες. «Συχνά παρατηρούνται ανωμαλίες ή μεγαλώνουν πολύ αργά. Το ερώτημα είναι: μπορούμε να αναπτύξουμε ένα καλύτερο κύτταρο στο διαστημα»;

Ο Svendsen και οι συνεργάτες του προσπαθούν να το ανακαλύψουν μέσω μιας σειράς πειραμάτων, σε συνεργασία με τη Nasa. Μια σακούλα με βλαστοκύτταρα μεταφέρεται στον ISS, όπου η ανάπτυξή τους μπορεί να παρατηρηθεί από το έδαφος – μέσω μιας τηλεχειριζομενης τροφοδοσίας βίντεο. Οι πρώτες ενδείξεις φαίνεται να είναι ότι ευδοκιμούν καλύτερα από ό,τι στη Γη, αυξάνοντας την πιθανότητα ότι στο μέλλον, θεραπείες με βάση τα βλαστοκύτταρα θα μπορούσαν να αναπτυχθούν  στο διάστημα.

«Θα πρέπει να προσφέρει πολύ μεγαλύτερα οφέλη από ότι αυτα που παράγονται στη Γη για να είναι πρακτικό, επειδή το κόστος της ανόδου είναι τόσο υψηλό», λέει ο Svendsen. «Όμως αν μπορούν να μετατραπούν πιο αξιόπιστα σε καρδιακά και νεφρικά κύτταρα καθως και νευρώνες πολύ υψηλότερης ποιότητας, τότε ίσως θα μπορούσαμε να αναζητήσουμε τη δημιουργία βλαστοκυττάρων στο διάστημα, πριν τα επαναφέρουμε στη γη για μεταμόσχευση», ολοκληρώνει ο ίδιος.

Υψηλό κοστος, υψηλή ανταμοιβή 

Το κύριο πρόβλημα με την έρευνα στο διάστημα είναι το κόστος. Η τιμή της μεταφοράς ενός μόνο πειράματος στον ISS και πίσω έχει αναφερθεί ότι είναι της τάξης των 7,5 εκατομμυρίων δολαρίων, ιδιαίτερα εάν περιλαμβάνει χρόνο εργασιας αστροναύτη, μια αμοιβή που επί του παρόντος καλύπτεται είτε από τη Nasa είτε από ερευνητικές επιχορηγήσεις. Είναι επίσης απίστευτα ανταγωνιστική, με χιλιάδες επιστήμονες σε όλο τον κόσμο να συναγωνίζονται για να διεξαγαγουν τα πειράματά τους στο διαστημα.

Όμως η διαστημική έρευνα μετατοπίζεται όλο και περισσότερο από δημόσιους σε ιδιωτικούς παρόχους, ένα νέο μοντέλο που παρουσιάζει προκλήσεις και ευκαιρίες. Η Nasa έχει ήδη δηλώσει το σχέδιό της να κλείσει τον ISS μέχρι το τέλος του 2030, με την εταιρεία Axiom Space με έδρα το Χιούστον να σκοπεύει να τον αντικαταστήσει με τον πρώτο εμπορικό διαστημικό σταθμό.

Αν και η προσφορά διαστημικών διακοπών στους εξαιρετικά πλούσιους είναι το κύριο μοντέλο εσόδων της Axiom Space, τα χρήματα θα χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή επιπλέον ενοτήτων στον διαστημικό σταθμό για τη διεξαγωγή επιστημονικών πειραμάτων. Ο Svendsen προβλέπει ότι αυτό θα δημιουργήσει περισσότερες ευκαιρίες τόσο για ερευνητές όσο και για φαρμακευτικές εταιρείες και ενδεχομένως θα ανοίξει ακόμη και την πόρτα για την παραγωγή ολόκληρων θεραπειών στο διάστημα.

Η SpacePharma και άλλες ιδιωτικές εταιρείες όπως η Ice Cubes στοχεύουν να κάνουν την ιατρική έρευνα στο διάστημα ακόμη πιο ευρέως διαθέσιμη, προσφέροντας την αυτοματοποίηση των πειραμάτων, μεταφέροντάς τα σε χαμηλή τροχιά με πυραύλους εκτόξευσης και στη συνέχεια πίσω ξανά. Αυτό αφαιρεί εντελώς την ανάγκη για διαστημικό σταθμό, καθώς και μείωση του κόστους. «Περιμένω ότι αυτές οι ιδιωτικές πρωτοβουλίες θα επιταχυνθούν καθώς μειώνεται το κόστος εκτόξευσης και ο αριθμός των ετήσιων εκτοξεύσεων παγκοσμίως συνεχίζει να αυξάνεται», λέει ο Russomano.

Δυστυχώς, δεν είναι πρακτικό για όλους. Υπάρχουν ιστορίες για εταιρείες, όπως η Angiex με έδρα τη Βοστώνη, οι οποίες έκαναν συναρπαστικές ανακαλύψεις σχετικά με ένα πιθανό νέο φάρμακο για τον καρκίνο μέσω πειραμάτων στο διάστημα – πριν εγκαταλείψουν το έργο επειδή ήταν πολύ δαπανηρό και χρονοβόρο. Ενώ ο Svendsen είναι ενθουσιασμένος με τη δυνατότητα να είναι σε θέση να αναπτύξει βλαστοκύτταρα στο διάστημα, έχει υπόψη του ότι μπορεί να είναι πιο απλό να μάθει γιατί τα πηγαίνουν καλύτερα στη μηδενική βαρύτητα και στη συνέχεια να προσπαθήσει να το αναπαραγάγει στη Γη.

«Αν διαπιστώσουμε ότι διαφοροποιούνται καλύτερα στο διάστημα και μπορούμε να εντοπίσουμε τα γονίδια που το κάνουν να συμβεί αυτό, θα μπορούσαμε να το μιμηθούμε εδώ κάτω μέσω της επεξεργασίας Crispr», λέει. «Το διάστημα μάς διδάσκει επίσης πολλά για την αυτοματοποίηση της παραγωγής βλαστοκυττάρων, κάτι που ήταν εξαιρετικά δύσκολο. Αν μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε αυτή τη γνώση για να αποκτήσουμε ένα σύστημα όπου θα μπορούσε να βάλει κανείς 100 κύτταρα και δύο εβδομάδες αργότερα να βγάλει 1 δισεκατομμύριο κύτταρα από την άλλη πλευρά, αυτό είναι κάτι για το οποίο θα άξιζε ο κόπος».

Υπάρχουν πολλες άγνωστες παράμετροι, αλλά αν αποδειχτεί ότι το διάστημα είναι το μόνο μέρος για να αποκτηθούν βλαστοκύτταρα καλής ποιότητας, θα ανοίξει ο δρόμος για ένα μέλλον αναγέννησης τμημάτων του σώματος ανάμεσα στα άστρα. «Ποιός ξέρει, ίσως στο μέλλον να έχουμε δορυφόρους που θα πετούν γύρω από τα όργανα που αναπτύσσονται όπως σε ταινία επιστημονικής φαντασίας», λέει ο Svendsen. «Ίσως μπορέσουμε να αναπτύξουμε μια ολόκληρη καρδιά σε μηδενική βαρύτητα, την οποία στη συνέχεια μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε πίσω στη Γη. Είμαστε οι πρωτοπόροι σε αυτόν τον τομέα. Θα το πιέσουμε όσο πιο σκληρά μπορούμε και θα δούμε τι θα γίνει», ολοκληρώνει.

Πηγή: The Guardian