Prof. Sara Eyal met een geminiaturiseerd en op afstand bestuurbaar laboratorium gelanceerd naar het internationale ruimtestation ISS in 2022. Foto door Emile Kan via ISRAEL21C
Naarmate astronauten steeds verder de ruimte in gaan, is een alomvattend begrip van hoe de veranderingen in de zwaartekracht hen beïnvloeden van cruciaal belang.
Hoe verandert het zijn in de ruimte mensen? En hoe beïnvloedt het zijn in de ruimte hun medicijnen?
Dit zijn enkele van de vragen die prof. Sara Eyal van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem aan ISRAEL21C wil beantwoorden.
Eyal creëert een ruimtesimulatorlaboratorium aan de School of Pharmacy van de universiteit om te onderzoeken hoe zwaartekracht (of het gebrek daaraan) in de ruimte medicijnen beïnvloedt.
In samenwerking met een internationaal, multidisciplinair team van 15 wetenschappers, ingenieurs en onderzoekers ontwikkelt ze ook experimenten voor de missie van SpaceIL, Beresheet 2, die ergens in 2024 of 2025 van start gaat.
Het ruimtesimulatorlab is "zo groot als een printer", vertelt Eyal aan ISRAEL21c. Het kan de hoeveelheid zwaartekracht op de maan simuleren, die 1/6 van de hoeveelheid zwaartekracht op aarde is, en de zwaartekrachtniveaus in de ruimte benaderen, waardoor zwaartekrachtniveaus zo laag zijn als 1/1000 van die op aarde.
Een draagbaar laboratorium vervaardigd door SpacePharma voor gebruik op het International Space Station. Foto met dank aan SpacePharma via ISRAEL21C
Het team van Eyal zal het gebruiken om verschillende medicijnen te testen die tijdens ruimtemissies kunnen worden gebruikt.
"We doen onderzoek om ervoor te zorgen dat de medicijnen stabiel zijn tijdens de duur van een ruimtevlucht", zei Eyal. "Sommige medicijnen kunnen sneller vergaan in de ruimte."
Ziekten ontwikkelen zich in de ruimte
Tijdens eerdere ruimtevluchten namen astronauten gemiddeld 20 doses van verschillende medicijnen per week.
Eyal legde uit dat wanneer astronauten aan hun carrière beginnen, ze gezond zijn, maar dat ze ziektes kunnen krijgen naarmate ze langer in de ruimte zijn.
"We weten dat de ruimte zelf ziekten veroorzaakt, veroudering versnelt en het menselijk hart, de hersenen en andere weefsels verandert", legt ze uit.
“Bijna elk systeem verandert in de ruimte. Sommige veranderingen zijn tijdelijk, andere van lange duur.”
Het risico van langdurige ruimtereizen is nog steeds groot. "Je kunt er erg ziek van worden", zei ze.
De tweeling studeert
Eyal haalde de studie aan van de tweelingastronauten Mark en Scott Kelly die NASA in 2017 uitvoerde. Mark Kelly bleef een jaar op aarde terwijl Scott Kelly een jaar aan boord van het internationale ruimtestation ISS was.
In de ruimte ontwikkelde Scott Kelly een krimp van 25 procent in de linkerventrikel van zijn hart. Zijn telomeren, de kapjes aan het einde van een rij chromosomen die het DNA beschermen, werden langwerpig. NASA-onderzoekers geloven dat ruimtevluchten worden geassocieerd met zuurstofgebrek, verhoogde ontsteking en verschuivingen in voedingsstoffen die genen beïnvloeden.
Wat gebeurt er als astronauten ziek worden in de ruimte? Eyal, die aan de Universiteit van Washington in de Verenigde Staten en bij het Israëlisch-Zwitserse bedrijf SpacePharma werkte aan projecten voor ruimtegeneeskunde, vertelde dat toen een astronaut ziek werd op het internationale ruimtestation, NASA hem antistollingsmiddelen kon sturen.
Astronauten op het ISS kunnen binnen 48 uur geëvacueerd worden. Als astronauten de komende jaren echter de diepere ruimte ingaan, bijvoorbeeld naar Mars, zou dat een verbintenis van drie jaar zijn, en Eyal zei: "Je kunt niemand evacueren en je kunt geen drugs sturen."
Vingerafdrukken van medicijnen
De onderzoekers zijn van plan om in het experiment antibiotica, medicijnen voor de behandeling van pijn, medicijnen voor de behandeling van bewegingsziekte ("een veelvoorkomend symptoom voor astronauten") en psychiatrische medicijnen op te nemen die helpen het psychologische welzijn van astronauten te behouden tijdens hun vele uren van isolatie.
De microzwaartekrachtsimulator van prof. Sara Eyal. Foto door Sara Eyal via ISRAEL21C
Het team ontwikkelt een instrument om de "vingerafdruk" van elk medicijn te detecteren, "het unieke signaal dat elk molecuul genereert tijdens zijn meting, wat zich vertaalt in een golfachtig diagram dat geen ander medicijn produceert."
Deze vingerafdrukken zullen via Beresheet 2 naar de aarde worden verzonden "om te bepalen wat er met drugs in de ruimte gebeurt", zei Eyal.
Haar team bestaat uit prof. Virginia Wotring van de International Space University, die de hoofdfarmacoloog van NASA was, evenals prof. Jan Jehlička van Charles University, prof. Peter Vandenabeele van de Universiteit Gent en prof. Aharon Oren van de Hebreeuwse Universiteit – allemaal experts in Raman-spectroscopie (de methode om de vingerafdruk van medicijnen in de ruimte te detecteren); Tamar Stein, een astrochemicus van de Hebreeuwse Universiteit; en prof. Ran Ginosar, een expert in deep-space-elektronica van de Technion en de oprichter van Ramon.Space .
Het miniatuur lab wordt ontwikkeld door SpacePharma. De onderzoekers coördineren alle activiteiten en integratie van het lab in de orbiter van Beresheet 2 met de ingenieurs van SpaceIL .
Nieren in de ruimte
"Iedereen vraagt me of ik de ruimte in wil en ik zeg ze: 'Geen sprake van'," zei Eyal. "Zelfs een bus maakt me misselijk."
Eyal, geboren en getogen in Tel Aviv, zei dat ze als kind bloemen en bladeren verzamelde en 'medische oplossingen' maakte.
Ze studeerde aan de Landbouwfaculteit van de Hebreeuwse Universiteit omdat ze geïnteresseerd was in landbouw. Ze had interesse in de bijenteelt omdat haar man, Yonatan, bijen hield totdat ze ontdekte dat ze allergisch was voor bijensteken.
Ze veranderde toen van richting en promoveerde in de farmacie aan de Hebreeuwse Universiteit. Ze dacht tijdens haar sabbatical aan de Universiteit van Washington anti-epileptica te gaan studeren.
Haar adviseurs vertelden haar echter: 'Er is een kleine verandering opgetreden. We gaan samenwerken met NASA en nieren bestuderen in de ruimte'.”
Geen weg terug
Het experiment met niermetabolisme in de ruimte werd in 2019 gelanceerd naar het ISS. Eyal was uitgenodigd om de lancering bij te wonen op het NASA-lanceerplatform in Florida.
'Als je dat eenmaal ziet, kun je niet meer terug,' zei Eyal. "Ik wilde onderzoeken hoe zulke enorme veranderingen in omgevingsomstandigheden het menselijk lichaam beïnvloeden."
Eyal zegt dat het gebrek aan zwaartekracht "plotseling alles verandert", daarbij verwijzend naar wat er gebeurt met basiselementen zoals vuur en water in de ruimte.
Microzwaartekracht is de nieuwe grens voor onderzoek.
"Ik hoop mijn eigen technologie te ontwikkelen voor het gebruik van microzwaartekracht om mensen met ziekten op aarde te helpen, misschien epilepsie," zei Eyal.
“Mijn echte passie is mensen helpen. Het behoud van de mensen op onze planeet is onze eerste prioriteit.”
