Il corpo umano si è evoluto all'interno della forza costante della gravità terrestre. Per prevenire l'atrofia ossea e muscolare durante la loro permanenza nello spazio, gli astronauti devono fare esercizio ogni giorno. Per i ricercatori che studiano la perdita ossea o muscolare che potrebbe essere causata da malattie, invecchiamento o uno stile di vita sedentario, l'ambiente di microgravità a bordo della Stazione Spaziale Internazionale è un luogo unico per eseguire esperimenti che possono aiutarci a capire come funziona il corpo.

I modelli animali come i topi sono fondamentali per questo tipo di ricerca sulla microgravità, servire come soggetti di Rodent Research-19 (RR-19), che sta studiando un metodo proposto per prevenire la perdita ossea e mantenere i muscoli forti e sani.

RR-19, noto anche come Mighty Mice nello spazio, indaga la miostatina e l'attivina. Queste vie di segnalazione molecolare influenzano la rottura dei muscoli e delle ossa. I ricercatori li stanno studiando come possibili bersagli per mantenere sani muscoli e ossa durante il volo spaziale, e migliorare il recupero dopo un ritorno sulla Terra.

Gli scienziati dietro questa ricerca sono Se-Jin Lee ed Emily Germain-Lee della University of Connecticut School of Medicine. Lee e Germain-Lee hanno anche appuntamenti presso il Jackson Laboratory e il Connecticut Children's Medical Center, rispettivamente. Lee e Germain Lee, una coppia sposata, hanno lavorato insieme negli ultimi 10 anni su questa ricerca, ma decenni di lavoro hanno portato all'esperimento Mighty Mice.

Lee e Germain-Lee si sono conosciuti al college mentre studiavano biochimica. Entrambi hanno continuato a ottenere diplomi avanzati e hanno aperto le proprie strade nella ricerca, Lee si concentra sullo studio dei muscoli e Germain-Lee si concentra sui disturbi ossei. "Ho investito gran parte della mia vita nel prendermi cura di bambini che hanno molte condizioni che colpiscono le loro ossa". ha detto Germain Lee. "Le loro ossa possono essere rotte, ma i loro spiriti no."

Venti anni fa, Il laboratorio di Lee ha fatto una scoperta. Ha scoperto nuove informazioni sul comportamento della miostatina e la sua influenza sulla crescita muscolare. "Ho iniziato a pensare che la microgravità sarebbe stata il luogo perfetto per eseguire esperimenti sulla miostatina e mettere alla prova i nostri farmaci per lo sviluppo, " ha detto Lee.

La miostatina in genere limita la crescita muscolare. Quando lo blocchi, i muscoli possono crescere molto più grandi delle dimensioni normali. Quando Lee ha modificato geneticamente i topi in modo che mancassero completamente di miostatina, i loro muscoli sono cresciuti fino al doppio delle dimensioni normali. Anche le mutazioni naturali che causano il blocco della miostatina hanno fornito prove del potere della proteina. Bestiame Blu Belga, allevati in Europa dopo la seconda guerra mondiale per soddisfare la crescente domanda di più carne, è stata la prima specie identificata con una mutazione naturale nel gene della miostatina.

La coppia ha continuato a lavorare in modo indipendente fino a quando Germain-Lee ha avuto un pensiero. Notò che anche i suoi pazienti con ossa deboli spesso continuavano ad avere muscoli deboli. "Stavamo parlando un giorno, e io dissi, 'e se questo farmaco potesse anche aiutare con lo sviluppo osseo?'", ha detto Germain-Lee.

Ciò ha dato il via a un nuovo ciclo di esperimenti. La coppia ha ufficialmente collaborato al banco di laboratorio per vedere se la scoperta di Lee potesse aiutare anche i pazienti di Germain-Lee con una densità ossea carente. Hanno scoperto che questo farmaco potrebbe potenzialmente beneficiare di entrambe le loro aree di ricerca.

Un decennio dopo, 40 anni dopo il primo incontro al college e 35 anni dopo il loro matrimonio, è arrivata una grande opportunità. L'ISS U.S. National Laboratory consentirebbe a Lee di condurre un esperimento simile a quello che Lee aveva considerato negli anni '90. "Nessun esperimento qui sulla Terra può simulare in modo uniforme la perdita di ossa e muscoli come la microgravità. La stazione spaziale è l'ambiente perfetto per poter testare farmaci sperimentali per la perdita di ossa e muscoli, " dice Germain-Lee. "È tutto ciò su cui ho sempre voluto lavorare in un unico progetto. Sembra che tutto si sia unito in questo esperimento".

Gli scienziati hanno pianificato un'indagine per inviare 40 topi a vivere in microgravità a bordo della Stazione Spaziale Internazionale con 40 topi comparabili studiati sulla Terra come gruppo di controllo. Alcuni dei topi sono geneticamente modificati per non produrre miostatina, mentre altri sono topi normali che ricevono un farmaco in grado di bloccare la miostatina, così come activin, che regola la massa ossea. L'obiettivo è quello di migliorare la massa muscolare e ossea contemporaneamente.

Lee e Germain-Lee hanno avuto la possibilità di eseguire l'esperimento nel dicembre 2019 con il lancio della diciannovesima missione di rifornimento cargo di SpaceX alla stazione spaziale. Il giorno del lancio, la coppia guardava nervosamente il razzo sul pad. Quando il conto alla rovescia arriva a zero, l'enormità del momento colpì Germain-Lee. "Guardando il lancio, Ho appena iniziato a piangere. E non solo piangere un po'. Ho iniziato a singhiozzare. Dev'essere stata l'emozione di 20 anni di lavoro che è venuta fuori tutta in una volta, " Germain-Lee ha detto. "Da un punto di vista professionale, è così gratificante lavorare su qualcosa che so beneficerà i miei pazienti. Dal punto di vista personale, fare questo con Se-Jin è stato tremendamente appagante".

Nello spazio, gli astronauti hanno usato il densitometro osseo per vedere come le ossa dei topi rispondevano alla microgravità. "Durante il giorno, Potrei concentrarmi su altre cose, ma quando sono andato a letto, tutto quello a cui riuscivo a pensare erano quei topi, " disse Germain-Lee. "Dopo che la capsula è tornata, abbiamo dovuto aspettare che i topi tornassero in laboratorio".

La navicella spaziale SpaceX Dragon è tornata sulla Terra nel gennaio 2020, portando i topi tra le numerose indagini di ricerca e forniture dalla stazione. Con i topi a casa, la coppia è entrata in modalità di analisi dei dati. I risultati sembrano promettenti, e la coppia sta già pensando ai prossimi passi e a come costruire sulla ricerca. Questo studio potrebbe supportare lo sviluppo di terapie per un'ampia gamma di condizioni che causano la perdita di muscoli e ossa sulla Terra e nello spazio. "Se questo si realizza come trattamento negli esseri umani, Sarebbe un sogno che diventa realtà, "dice Germain-Lee.