Známé tvrzení „jezte vitamíny“ by se možná mohlo časem změnit na „dejte si keramické nanočástice“. Výsledky kosmického výzkumu totiž posilují myšlenku, že miniaturní částice mohou buňkám pomoci bránit se před běžnými zdroji poškození. Oxidační stres probíhá v našem těle ve chvíli, kdy buňky ztratí přirozenou rovnováhu elektronů v molekulách, které je tvoří. To se děje běžně a stále – jde o součást metabolismu, ale svou roli hraje i v procesech stárnutí či některých patologických projevech jako je selhání srdce, svalová atrofie nebo Parkinsonova choroba. Výzkum prováděný na Mezinárodní kosmické stanici nyní může lékařům pomoci hledat cesty, jak s tímto nepřítelem bojovat. Nová metoda by pak našla uplatnění nejen u astronautů, ale i u lidí na Zemi.

Nejlepší cestou, jak udržet tělo v rovnováze a vyhnout se oxidačnímu stresu, je zdravá strava obsahující mnoho vitamínů, ale nanočástice se ukazují jako nadějný prostředek pro udržení buněk v dobrém stavu. Ukázalo se, že astronauti na oběžné dráze trpí vyšší úrovní oxidačního stresu – ať už kvůli vyšším dávkám záření, či pobytu v mikrogravitaci. Italští lékaři proto chtěli zjistit, zda by nanočástice měly na buňky na ISS stejný ochranný vliv jako na Zemi.

Specialisté proto připravili svalové buňky, které byly dopraveny na ISS a v evropském inkubátoru Kubik byly kultivovány, aby mohly být následně zmrazeny pro potřeby skladování. „Před rokem naše zmražené vzorky přistály v lodi Dragon do Pacifiku. Po porovnání vzorků jsme viděli výrazný účinek na buňkách ošetřených keramickými nanočásticemi,“ popisuje Gianni Ciofani z Istituto Italiano di Tecnologia a dodává: „Efekt, který jsme pozorovali, zřejmě dokládá, že nanočástice fungují lépe a déle než tradiční antioxidanty jako jsou třeba vitamíny. Nastavení experimentu nám přineslo skvělé vzorky pro analýzu s použitím špičkového sekvenování RNA. Kosmický výzkum se nedá srovnat s tradiční prací v laboratoři – máte méně vzorků, nemůžete tu práci dělat sami a navíc vás tlačí třeba termíny startů, přistání a skladování vzorků. Je to náročný, ale fascinující výzkum.“

Týmu expertů se dokonce podařilo najít cesty, jak zlepšit a zjednodušit celý proces pro příští studie. Dosavadní výsledky ukazují, že pozorované změny ve svalové tkáni jsou podobné jako u plodů v děloze. „Někteří vědci vidí podobnost mezi tím, jak se lidské tělo přizpůsobuje kosmickému prostoru a mezi podmínkami v prenatálním vývoji. Jsou zde podobné faktory – tělo se vznáší v teplém prostředí s jiným přívodem kyslíku. Považujeme to za jakýsi možný návrat do tohoto stavu,“ říká Giada Genchi z Istituto Italiano di Tecnologia.

Vysoce kvalitní vzorky svalových tkání od tohoto týmu jsou i nadále analyzovány a porovnávány se vzorky z podobných experimentů prováděných dříve. Vědci sami přiznávají, že je čeká ještě dlouhá cesta, na které budou muset poznat celou řadu faktorů. Chtějí třeba najít nejlepší cestu, jak spravovat tyto keramické nanočástice, nebo zjistit, jak dlouho jejich ochranný účinek trvá. Nezapomínají samozřejmě ani na pečlivé studium případných vedlejších efektů.

Experti z Itálie pracovali několik let na tom, aby připravili drobné anorganické částice přesně tak, jak chtěli a následně sledovali jejich projevy. Některé z nich jsou magnetické, jiné mohou dodávat elektrické stimulace. Na snímku vlevo vidíme zajímavý typ nanočástic, který napodobuje biologickou aktivitu enzymů v živých organismech.

Tyto keramické nanočástice zvané též nanoceria (nanočástice oxidu ceričitého) mají podle dosavadních výsledků silné antioxidační vlastnosti. Na snímku jsou tyto částice zviditelněny zeleným fluorescenčním barvivem, přičemž jádro buňky je modré a vnitřní „kostra“ buňky, cytoskelet, je červený. Tyto malé částice mohou být klíčem k léčbě chronických chorob – mohly by chránit tělo před poškozením od oxidačního stresu. Tato nerovnováha volných radikálů může vést k poškození buněk. Antioxidanty mohou buňky chránit nebo zpomalovat škodlivé účinky volných radikálů.

Experiment provedený na ISS začal už v roce 2017, když při jiném výzkumu nanočástice zůstaly stabilní a poskytly ochranu svalovým buňkám. Na to navázal experiment Nano Antioxidants. Jelikož dlouhodobé vystavení mikrogravitaci a kosmickému záření zvyšuje poškození svalových buněk, představuje ISS perfektní místo ke studiu zhoršování stavu buněk a k hledání cest, jak tomu zabránit. Ukázalo se, že nanočástice oxidu ceričitého účinkují jako antioxidanty mnohem déle než běžné léky – až několik týdnů. Nanotechnologie už ovlivňují pozemní medicínu a je tedy přirozené, že kosmický výzkum může rozšířit jejich možnosti. Poznatky se budou hodit nejen pro dlouhodobé cesty do hlubšího vesmíru, ale i k přijetí nových terapeutických přístupů k mnoha nemocem, které ovlivňují lidi na Zemi.

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/Nanoceria_particles.png
https://www.esa.int/…/Installing_Nano_Antioxidants_into_Kubik_incubator.jpg
https://www.esa.int/v…/Nano_Antioxidants_results.jpg
https://www.esa.int/…/19370751-1-eng-GB/Nanoceria.jpg