Lijek smanjuje gubitak koštane mase u svemiru

Gubitak koštane mase izazvan mikrogravitacijom dugo je bio kritična briga za dugoročne svemirske misije. Smanjeno mehaničko opterećenje zbog mikrogravitacije uzrokuje gubitak koštane mase 12 puta brže nego na Zemlji. Astronauti u niskoj Zemljinoj orbiti mogu doživjeti gubitak koštane mase do 1% mjesečno, ugrožavajući zdravlje kostura astronauta i povećavajući rizik od prijeloma tijekom dugotrajnog svemirskog leta i kasnije u životu.

Nova studija objavljena u časopisu Nature Partner Journal, otkriva da je spoj koji se davao miševima na Međunarodnoj svemirskoj postaji (ISS) u velikoj mjeri spriječio gubitak koštane mase povezan s vremenom provedenim u svemiru. Studija, koju je vodio transdisciplinarni tim profesora sa Sveučilišta Kalifornije u Los Angelesu (UCLA) i Instituta Forsyth u Cambridgeu, Massachusetts, naglašava obećavajuću terapiju za ublažavanje ekstremnog gubitka koštane mase uslijed dugotrajnog svemirskog putovanja, kao i degeneracije mišićno-koštanog sustava na zemlji.

Trenutna strategija ublažavanja gubitka koštane mase oslanja se na mehaničko opterećenje izazvano vježbanjem kako bi se pospješilo formiranje kostiju, ali je daleko od savršene za članove posade koji provode do šest mjeseci u mikrogravitaciji. Vježbanje ne sprječava zauvijek gubitak koštane mase, oduzima dragocjeno vrijeme posadi i može biti kontraindicirana za određene vrste ozljeda.

Nova studija koju je vodila dr. Chia Soo, profesorica na odjelima kirurgije i ortopedske kirurgije na Medicinskom fakultetu UCLA David Geffen, istraživala je postoji li sistemska isporuka NELL-1 molekule koja može smanjiti gubitak koštane mase izazvan mikrogravitacijom, obzirom da je NELL-1 ključan za razvoj kostiju i održavanje gustoće kostiju.

Sustavna isporuka NELL-1 na ISS-u zahtijeva od tima da minimizira broj injekcija. Ben Wu, DDS, PhD i Yulong Zhang, PhD na Institutu Forsyth poboljšali su terapeutski potencijal NELL-1 produljenjem poluživota molekule s 5,5 sati na 15,5 sati bez gubitka bioaktivnosti i biokonjugirali inertni bisfosfonat (BP) kako bi stvorili BP-NELL-PEG molekulu koja preciznije cilja na koštana tkiva bez uobičajenih štetnih učinaka BP-a.

Modificiranu molekulu potom su opsežno procijenili kako bi odredili učinkovitost i sigurnost BP-NELL-PEG-a na Zemlji. Otkrili su da BP-NELL-PEG pokazuje superiornu specifičnost za koštano tkivo bez izazivanja vidljivih štetnih učinaka.

Polovica miševa ISS-a bila je izložena mikrogravitaciji tijekom dugog razdoblja od 9 tjedana kako bi se simulirali izazovi dugotrajnog svemirskog putovanja, dok su preostali vraćeni na Zemlju 4,5 tjedna nakon lansiranja.

Obje skupine miševa tretirane BP-NELL-PEG-om pokazale su značajan porast u formiranju kostiju. Tretirani miševi u svemiru i na Zemlji nisu pokazali nikakve štetne učinke na zdravlje.

"Naša otkrića obećavaju ogromna budućnost istraživanja svemira, posebno za misije koje uključuju produženi boravak u mikrogravitaciji", rekla je Chia Soo. "Ako studije na ljudima to potvrde, BP-NELL-PEG bi mogao biti obećavajući alat za borbu protiv gubitka koštane mase i propadanja mišićno-koštanog sustava".

Ova strategija bioinženjeringa također može imati važne koristi na Zemlji, nudeći potencijalnu terapiju za pacijente koji pate od ekstremne osteoporoze i drugih stanja povezanih s kostima.