L'assenza di gravità può fermare la crescita del cancro? Uno dei nove progetti di ricerca a cui è stato dato il via libera per la nuova Stazione Spaziale Cinese prevista per il 2022 è progettato proprio per rispondere a questa domanda.

Le condizioni di laboratorio uniche offerte dalla Stazione Spaziale Internazionale e dalla Stazione Spaziale Cinese (CSS) che sta per essere lanciata consentono ricerche su tutto, dalla diagnostica ad ultrasuoni in microgravità agli studi sulla crescita dei cristalli.

Ora, quando la Stazione Spaziale Cinese sarà pronta per iniziare i progetti di ricerca intorno al 2022, includerà un insolito progetto di ricerca sul cancro chiamato "Tumori nello spazio, " guidato da un ricercatore canadese con sede in Norvegia. Il progetto esaminerà i ruoli sia della microgravità che della radiazione cosmica nella crescita e nello sviluppo del tumore.

Non solo il progetto è uno dei nove selezionati dall'Ufficio delle Nazioni Unite per gli affari spaziali (UNOOSA) e dalla China Manned Space Agency (CMSA) nell'ambito del loro programma per fornire agli scienziati di tutto il mondo l'opportunità di condurre esperimenti sul CSS, è l'unico tra i 9 selezionati che fa capo a una donna.

"Il piano è inviare nello spazio organoidi di cellule staminali tridimensionali da tessuto sano e canceroso della stessa persona. Qui studieremo le mutazioni e osserveremo come il DNA della cellula è influenzato dall'assenza di gravità e dalle radiazioni cosmiche, " dice Tricia L. Larose, Principal Investigator per il progetto Tumors in Space presso la Facoltà di Medicina e Scienze della Salute della Norwegian University of Science and Technology (NTNU).

"In UNOOSA siamo orgogliosi che la nostra partnership con la China Manned Space Agency consentirà di condurre un esperimento così interessante a bordo del CSS, " ha detto Simonetta Di Pippo, Direttore dell'UNOOSA. "Lo spazio apre costantemente nuove frontiere affinché l'umanità possa avanzare, come dimostrato da questo progetto, che mira a trovare nuovi modi per ridurre i tumori, uno dei principali assassini del nostro tempo".

Tumori senza peso

L'esperimento si baserà su tumori cancerosi tridimensionali, chiamati organoidi. Questi organoidi sono cresciuti da cellule staminali umane adulte, che sono un tipo di cellula che può dividersi indefinitamente e creare diversi tipi di cellule nel farlo. I ricercatori hanno perfezionato la loro capacità di far crescere organoidi in modo da formare effettivamente strutture minuscole che imitano organi diversi.

La precedente ricerca sul cancro condotta nello spazio ha utilizzato cellule 2-D più semplici, che forniscono ai ricercatori solo informazioni limitate. Gli organoidi 3-D che verranno utilizzati nel progetto forniscono informazioni migliori, perché sono più vicini alla loro forma naturale e hanno caratteristiche degli organi che sono stati creati per imitare.

L'ipotesi di Larose è che la crescita degli organoidi del cancro rallenterà o si fermerà quando non saranno influenzati dalla gravità terrestre. Precedenti ricerche sulle cellule bidimensionali hanno dimostrato che l'assenza di gravità ha un'influenza sull'espressione genica legata allo sviluppo del tumore.

Identificazione del rumore delle cellule tumorali

Le mutazioni nelle cellule tumorali lasciano una sorta di impronta digitale nel DNA delle cellule chiamata firma mutazionale; ogni tipo di cancro ha il suo.

"Quando osserviamo le firme mutazionali nelle cellule tumorali, c'è molto rumore." Il rumore è qualcosa di cui semplicemente non sappiamo molto, "dice Larose. "Parte del mio processo sperimentale consiste nell'identificare nuove cause di quel rumore, e in parte potrebbe essere la gravità"

La sua teoria è che parte del "rumore" sconosciuto nelle cellule tumorali sia dovuto alla gravità. Poiché sia ​​le cellule sane che le cellule cancerose sono influenzate dalla gravità, i ricercatori dovrebbero essere in grado di rilevarlo nelle impronte digitali in tutte le nostre cellule.

"Sto cercando l'impronta molecolare per la forza gravitazionale, " lei disse, in parte perché può aiutare a spiegare il significato di parte del rumore nelle cellule tumorali.

Larose afferma che la firma mutazionale della gravità non è mai stata studiata e nemmeno proposta come concetto.

Sebbene non ci sia gravità nello spazio, c'è radiazione cosmica. L'esperimento verificherà anche come le radiazioni cosmiche influenzino il DNA degli organoidi sani e se questo porti a mutazioni e cancro.

Le varie cause di cancro, come fumare, radiazioni UV e radiazioni ionizzanti, lasciano anche firme mutazionali. L'identificazione delle firme mutazionali da esposizioni cancerogene può essere utilizzata per la previsione del rischio, e per comprendere meglio l'eziologia del cancro, alla fine portando a una migliore diagnostica e terapia.

"La mia ricerca a terra con le radiazioni ionizzanti ci aiuterà anche a comprendere gli effetti collaterali della radioterapia per i malati di cancro sulla Terra, " lei disse.

Valutare il rischio di cancro per gli astronauti

Gli studi di Larose sulle radiazioni cosmiche aiuteranno anche a comprendere il rischio di cancro per gli astronauti in missioni di lunga durata nella stazione spaziale, o viaggi più lunghi, come Marte.

"La più grande sfida con il volo spaziale umano e l'esplorazione per missioni di lunga durata su Marte e oltre, è il rischio di cancro per l'equipaggio a causa dell'esposizione alle radiazioni cosmiche. Identificando la firma mutazionale della radiazione cosmica e confrontandola con la firma nota della radiazione ionizzante, potremmo essere in grado di prevedere meglio i rischi e proteggere l'equipaggio in una missione spaziale di lunga durata", afferma Larose.

Marianne K. Vinje Tantillo, capo del volo spaziale umano e dell'esplorazione presso l'Agenzia spaziale norvegese, afferma che la proposta di Larose risponde a domande a cui è necessario rispondere.

"Se stai andando nello spazio, devi risolvere problemi di radiazioni, e questo è un passo per farlo, " ha detto. "Se è in orbita intorno alla luna, o in viaggio su Marte, devi conoscere le radiazioni se vuoi sopravvivere in modo sano al viaggio.

Tantillo ha affermato che la ricerca di Larose potrebbe anche essere un punto focale per la costruzione di reti norvegesi per la ricerca spaziale, oltre a piantare i semi per la crescita di nuove industrie.

"A lungo termine, questa potrebbe essere una nuova area in cui la Norvegia potrebbe sviluppare la tecnologia, " ha detto. "Pensa al monitoraggio delle radiazioni, o altri tipi di tecnologia dei sensori che potrebbero essere utilizzati per calcolare l'esposizione, o la tecnologia per proteggere gli astronauti dalle radiazioni".

Alla ricerca delle differenze dalla gravità e dalla radiazione cosmica

Nell'esperimento sulla stazione spaziale, una serie di organoidi sarà esposta sia alla radiazione cosmica che all'assenza di gravità.

Un'altra serie di organoidi sarà posta in una centrifuga per sottoporli a gravità simile a quella che sperimentano sulla Terra, il che significa che sono esposti solo alle radiazioni cosmiche.

Un terzo gruppo di cellule sarà esposto all'assenza di gravità solo perché sarà posto in una scatola che le proteggerà dalle radiazioni cosmiche.

"Se riusciamo a identificare quanto del "rumore" sconosciuto è dovuto alla gravità, sarà anche più facile identificare il resto delle incognite. Forse possiamo fare un passo avanti verso la comprensione del cancro e trovare nuovi modi per combattere la malattia, " lei dice.

Larose intraprenderà diversi anni di ricerche preparatorie sulla Terra prima che l'esperimento sul tumore venga lanciato con la stazione spaziale.

Questi risultati fungeranno da punti di riferimento e controlli, ma hanno anche un valore intrinseco. Il risultato di questa ricerca sarà importante per i malati di cancro, e soprattutto in relazione agli effetti collaterali associati alle radiazioni.

Investigatrice principale solo donna

L'Ufficio delle Nazioni Unite per gli affari spaziali e la China Manned Space Agency hanno selezionato solo nove progetti tra 42 candidati provenienti da 27 paesi diversi. Tra i nove progetti selezionati, Tumori nello spazio, guidato da Larose, è l'unico progetto con una ricercatrice principale donna.

"Siamo orgogliosi di supportare una scienziata a guidare questo progetto, poiché il nostro Ufficio si concentra anche sull'aumento della partecipazione delle donne nel settore spaziale e nei settori STEM più ampiamente, Ha detto il direttore dell'UNOOSA Di Pippo.