I modelli di malattia umana sono utili per la ricerca medica, ma hanno limitazioni nel prevedere il modo in cui un farmaco si comporterà all'interno del corpo umano utilizzando dati provenienti da modelli non umani a causa delle differenze intrinseche tra le specie. Molti farmaci producono risultati inaspettati nella fase di sperimentazione clinica utilizzando soggetti umani, nonostante il successo nei modelli animali e persino nei modelli di coltura cellulare 2-D che utilizzano cellule umane. L'approccio "Organs-on-Chips" alla ricerca sulla fisiologia umana a bordo della Stazione Spaziale Internazionale può portare a risultati più affidabili e prevedibili per lo sviluppo di farmaci e ridurre la necessità di test sugli animali.

Cinque progetti di ricerca recentemente annunciati finanziati dal National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS), parte del National Institutes of Health (NIH), e sponsorizzato dal Center for the Advancement of Science in Space (CASIS), presto porterà la ricerca "Organs-on-Chips" nel laboratorio orbitante.

Condurre indagini biomediche all'interno dell'ambiente di microgravità unico della stazione spaziale consente ai ricercatori di studiare le cellule mentre crescono in 3-D, piuttosto che nell'ambiente di laboratorio 2-D sulla Terra, dove la gravità costringe le cellule in coltura ad appiattirsi contro le pareti di plastica. Oltre ai vantaggi di far crescere le cellule in tessuti 3D, le colture cellulari saranno anche osservate per i cambiamenti nell'espressione genica, comunicazione cellulare, e modelli di differenziazione che possono portare a cambiamenti negli organi e in altri sistemi corporei.

I progetti di ricerca comprendono:

• Difesa dell'ospite polmonare in microgravità (George Worthen, Ospedale pediatrico di Filadelfia)
• Organs-on-Chips come piattaforma per studiare gli effetti della microgravità sulla fisiologia umana:chip barriera emato-encefalica in salute e malattia (Christopher Hinojosa, Emulare, Inc.)
• Sistema microfisiologico cartilagine-osso-sinovia:biologia delle malattie muscoloscheletriche nello spazio (Alan Grondzinsky, MIT)
• La microgravità come modello per la senescenza immunologica e il suo impatto sulle cellule staminali e sulla rigenerazione dei tessuti (Sonja Schrepfer, UCSF)
• Effetti della microgravità sulla struttura e sulla funzione del sistema microfisiologico dei tubuli prossimali e distali (Jonathan Himmelfarb, U di Washington)

Partnership come quella tra CASIS e NCATS al NIH offrono a scienziati e ingegneri l'opportunità unica di far volare la loro scienza nello spazio, promuovere la ricerca sul campo e portare lo spazio più vicino che mai a casa.

"La Stazione Spaziale Internazionale è una piattaforma unica per l'innovazione della ricerca in grado di avvantaggiare la vita sulla Terra, ma ha anche la capacità di promuovere preziose partnership che consentono la sperimentazione per una varietà di investigatori, " ha detto Patrick O'Neill, responsabile marketing e comunicazione presso CASIS.

"Questa partnership con l'NCATS fa parte di una collaborazione pluriennale che fornirà agli investigatori le risorse necessarie per migliorare questa nuova disciplina di ricerca in rapida crescita a circa 250 miglia al di sopra della Terra".