Nghiên cứu mới chứng minh tính hiệu quả của hợp chất được thiết kế trong việc ngăn ngừa mất xương ở chuột du hành vũ trụ. Bước đột phá này có thể mang lại giải pháp cho các phi hành gia và bệnh nhân loãng xương trên Trái đất. Một nghiên cứu mới được công bố hôm nay (18 tháng 9) trên tạp chí đối tác Nature npj MicroGravity đã phát hiện ra rằng việc cung cấp một hợp chất được thiết kế cho chuột trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) đã ngăn ngừa phần lớn tình trạng mất xương liên quan đến không thời gian.

Nghiên cứu do một nhóm giáo sư liên ngành tại Đại học California, Los Angeles (UCLA) và Viện Forsyth ở Cambridge, Massachusetts dẫn đầu, nêu bật một liệu pháp đầy hứa hẹn nhằm giảm thiểu tình trạng mất xương nghiêm trọng do du hành vũ trụ thời gian dài và thoái hóa cơ xương trên Trái đất.


Mất xương do vi trọng lực gây ra từ lâu đã là một vấn đề quan trọng trong các sứ mệnh không gian thời gian dài. Tải trọng cơ học giảm do trọng lực vi mô gây ra tình trạng mất xương với tốc độ cao gấp 12 lần so với trên Trái đất. Các phi hành gia ở quỹ đạo Trái đất thấp có thể gặp tỷ lệ mất xương lên tới 1% mỗi tháng, điều này sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe xương của các phi hành gia và làm tăng nguy cơ gãy xương trong chuyến bay vũ trụ thời gian dài và sau này trong cuộc sống.

Các chiến lược hiện tại nhằm giảm thiểu tình trạng mất xương dựa vào tải trọng cơ học do tập luyện để thúc đẩy quá trình hình thành xương, nhưng chiến lược này còn lâu mới hoàn hảo đối với các phi hành đoàn tiếp xúc với vi trọng lực trong tối đa sáu tháng. Tập thể dục không phải lúc nào cũng ngăn ngừa loãng xương, tiêu tốn thời gian quý báu của người tập và có thể là chống chỉ định đối với một số loại chấn thương.

Nghiên cứu mới đã điều tra xem liệu việc sử dụng hệ thống phân tử giống NELL-1 (NELL-1) có thể làm giảm tình trạng mất xương do vi trọng lực hay không. Nghiên cứu được dẫn đầu bởi Chia Soo, MD, phó chủ tịch Khoa Phẫu thuật Thẩm mỹ và giáo sư phẫu thuật và phẫu thuật chỉnh hình tại Trường Y David Geffen tại UCLA. NELL-1, được phát hiện bởi Kang Ting, MD, thuộc Viện Forsyth, rất quan trọng cho sự phát triển xương và duy trì mật độ xương. Giáo sư Ding cũng đã dẫn đầu nhiều nghiên cứu cho thấy rằng sử dụng NELL-1 tại chỗ có thể tái tạo các mô cơ xương như xương và sụn.

Việc cung cấp NELL-1 một cách có hệ thống trên Trạm Vũ trụ Quốc tế yêu cầu nhóm nghiên cứu phải giảm thiểu số lần tiêm. Tiến sĩ Ben Wu và Tiến sĩ Yulong Zhang của Viện Forsyth đã nâng cao tiềm năng điều trị của NELL-1 bằng cách kéo dài thời gian bán hủy của phân tử NELL-1 từ 5,5 giờ lên 15,5 giờ mà không làm mất hoạt tính sinh học và tạo ra phân tử BP-NELL-PEG "thông minh" bằng cách kết hợp sinh học một bisphosphonate trơ (BP) có thể nhắm mục tiêu cụ thể hơn vào mô xương mà không gây ra tác hại thông thường của BP.

Sau đó, nhóm Soo và Ting đã tiến hành đánh giá sâu rộng về phân tử cải tiến để xác định tính hiệu quả và an toàn của BP-NELL-PEG trên Trái đất. Họ phát hiện ra rằng BP-NELL-PEG có độ đặc hiệu tuyệt vời đối với mô xương mà không gây ra tác dụng phụ rõ ràng.

Để xác định tính thực tế của BP-NELL-PEG trong điều kiện không gian thực tế, các nhà nghiên cứu đã làm việc với Trung tâm vì sự tiến bộ của khoa học vũ trụ (CASIS) và Chi nhánh Ames của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NASA) để chuẩn bị rộng rãi cho Không gian Một nửa số chuột ISS được tiếp xúc với môi trường vi trọng lực ("chuyến bay TERM") trong tối đa 9 tuần để mô phỏng những thách thức của việc du hành vũ trụ trong thời gian dài, trong khi những con chuột còn lại được bay trở lại Trái đất 4,5 tuần sau khi phóng trong lần phóng trực tiếp đầu tiên. sự trở lại của chuột trong lịch sử Hoa Kỳ ("chuyến bay LAR"). Cả nhóm TERM và nhóm bay LAR đều được điều trị bằng BP-NELL-PEG hoặc nhóm đối chứng bằng dung dịch muối đệm phốt phát (PBS). Một số lượng chuột tương đương vẫn còn ở Trung tâm Vũ trụ Kennedy dưới dạng nhóm kiểm soát trọng lực Trái đất ("mặt đất") bình thường và cũng được xử lý bằng BP-NELL-PEG hoặc PBS.

Sự hình thành xương đã tăng lên đáng kể ở cả chuột bay và chuột đất được điều trị bằng BP-NELL-PEG. Chuột được điều trị trong không gian và trên Trái đất không có tác dụng phụ rõ ràng nào đối với sức khỏe của chúng.

"Phát hiện của chúng tôi hứa hẹn rất lớn cho việc khám phá không gian trong tương lai, đặc biệt là đối với các sứ mệnh liên quan đến việc lưu trú lâu dài trong môi trường vi trọng lực", tác giả chính Chia Soo cho biết. "Nếu các nghiên cứu trên người xác nhận điều này, BP-NELL-PEG sẽ là một công cụ hiệu quả trong cuộc chiến chống mất xương và thoái hóa cơ xương, đặc biệt là trong những tình huống mà việc rèn luyện sức đề kháng truyền thống là không thể do chấn thương hoặc các yếu tố vô hiệu hóa khác."

đồng điều tra viên chính Ben Wu cho biết: "Chiến lược công nghệ sinh học này cũng có thể mang lại những lợi ích quan trọng trên Trái đất, PinHa, MD, PhD, MS, nhà khoa học dự án tại UCLA, cho biết "

" sẽ thực hiện bước tiếp theo. Chúng tôi hy vọng điều này sẽ làm sáng tỏ cách giúp các phi hành gia trong tương lai phục hồi sau các sứ mệnh không gian dài hơn.