Weltraumforschung Auswirkung der Schwerelosigkeit auf Lebergewebe analysieren

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Weltraummissionen bringen spezielle Herausforderungen für den menschlichen Körper mit sich. Wissenschaftler der TU Dresden wollen jetzt gemeinsam mit Projektpartner mithilfe von Mini-Organen den Einfluss der Schwerelosigkeit untersuchen.

Die medizinische Forschung im All gewinnt zunehmend an Bedeutung: Mit längeren Raumfahrtmissionen und neuen Raumstationen stellt sich die Frage, wie sich der menschliche Körper dauerhaft an Schwerelosigkeit und kosmische Strahlung anpasst. Diese Veränderungen sind nicht nur für die Gesundheit von Astronautinnen und Astronauten relevant, sie liefern auch neue Erkenntnisse für das Verständnis von Stressreaktionen, Gewebealterung oder Regenerationsprozessen.

Um die Effekte der Weltraumbedingungen auf Zellen und Organoide zu untersuchen, wurden die Cellbox-Missionen entwickelt – etwa smartphonegroße Minilabore, die über einige Wochen in einem Raumfahrzeug um die Erde kreisen und der Schwerelosigkeit ausgesetzt sind. Für die Missionen Cellbox-4 und Cellbox-5 werden acht Teams an deutschen Forschungseinrichtungen biologische und biomedizinische Experimente durchführen.

Prof. Nils Cordes, Leiter des Bereichs Strahlenbiologie am Nationalen Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie (OncoRay), leitet ein solches Teilprojekt, das die Auswirkungen von realer und simulierter Mikrogravitation auf die Funktionalität von Maus-Leberorganoiden untersucht. Dabei werden Veränderungen in der Zellumgebung (extrazellulärer Matrix), der Genaktivität und der Struktur der Erbinformation (Chromatinstruktur) untersucht.

Spezielle Sequenzierungmethode verwendet

Ein zentraler innovativer Bestandteil des Projekts ist der erstmalige Einsatz der so genannten ATAC-Sequenzierung (Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequencing) im Weltraum. Mit dieser Methode lässt sich sichtbar machen, welche Abschnitte der Erbinformation in einer Zelle gerade „aktiv“ sind, sprich: welche Gene unter den Bedingungen von Schwerelosigkeit und kosmischer Strahlung genutzt werden können. Ziel ist es, genau zu verstehen, wie schnell sich Gewebe im All verändert und welche biologischen Prozesse diesen Anpassungen zugrunde liegen. Die gewonnenen Daten sollen Aufschluss über kurz- und langfristige Gewebeveränderungen im Weltraum geben und zur Entwicklung der Schutzstrategien für Organe während Langzeitmissionen beitragen.

Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit mehreren Partnereinrichtungen durchgeführt: Die Leberorganoide werden von Prof. Meritxell Huch am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden bereitgestellt. Die bioinformatischen Auswertungen werden durch das DRESDEN-concept Genome Center der TU Dresden begleitet. Experimente unter künstlicher Schwerelosigkeit entstehen in Kooperation mit Dr. Francesco Pampaloni (Goethe-Universität Frankfurt) und Dr. Christian Liemersdorf am Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin des DLR.

„Für unser Team ist es etwas Besonderes, dass eine von uns entwickelte Idee tatsächlich ins All fliegt und dazu beiträgt, die Grundlagen der Gewebebiologie besser zu verstehen“, sagt Prof. Cordes.

TU Dresden stärkt gezielt Engagement in der Weltraumbiologie

Mit dem Projekt ILLUMINATE und der Teilnahme an der Cellbox-Mission stärkt die TU Dresden ihr Engagement in der Weltraumbiologie, einem Forschungsfeld, das zunehmend an Bedeutung gewinnt und wichtige Impulse sowohl für die Gesundheit der Astronauten als auch für medizinische Innovationen auf der Erde liefert. So könnte ein besseres Verständnis der mechanischen und strahlungsbedingten Belastungen des Gewebes die Entdeckung neuer Medikamente beschleunigen und neue biotechnologische Anwendungen ermöglichen.

„Das Cellbox-Programm zeigt eindrucksvoll, wie Grundlagenforschung und angewandte Wissenschaft ineinandergreifen. Die Beteiligung der Hochschulmedizin Dresden an diesem Projekt ist für uns eine wertvolle Möglichkeit, die Anpassungsfähigkeit des menschlichen Körpers besser zu verstehen und daraus neue Impulse für das Gesundheitswesen zu gewinnen“, betont Prof. Esther Troost, Dekanin der Medizinischen Fakultät der TU Dresden.

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