Na letošním Czech Space Weeku bylo představeno třináct českých vědeckých experimentů určených pro národní misi Aleše Svobody na Mezinárodní kosmickou stanici. Novináři tehdy získali řadu podnětných informací o jednotlivých projektech – a právě těm se věnujeme v seriálu Experimenty pro Aleše Svobodu na ISS. Každý týden se na našem webu objeví článek zaměřený na jeden z těchto experimentů. Přestože budou texty podepsané mým jménem, nepovažuji je za autorské dílo – vycházejí z oficiálních tiskových materiálů, které jsem pouze upravil pro plynulejší čtení. Sérii představujeme podle abecedy, takže jako třetí přichází na řadu projekt CANCER s podtitulem Predikce rakoviny ještě předtím, než se objeví příznaky. Na jeho přípravě pracuje Masarykův onkologický ústav v Brně.

Jak lidský organismus reaguje na mikrogravitaci, zvýšenou zátěž nebo kosmické záření? Právě na tyto otázky hledá odpověď experiment CANCER, který propojuje oblast kosmické medicíny s molekulární onkologií. Jeho cílem je získat nové poznatky využitelné nejen pro budoucí pilotované lety, ale i pro pozemskou medicínu – zejména v neinvazivní diagnostice, sledování stavu imunity a včasné predikci chorob spojených se stresem a procesem stárnutí, kam patří i různá onkologická onemocnění.

Cílem experimentu CANCER (Comprehensive Analysis for Neoplastic Cell Expansion and Regulation in Microgravity) je porozumět tomu, jak na lidský organismus působí stres, mikrogravitace a další faktory spojené s pobytem v kosmickém prostoru – a to až na buněčné a molekulární úrovni. Klíčovým parametrem výzkumu je tzv. cirkulující bezbuněčná DNA (cfDNA), tedy drobné fragmenty genetického materiálu, které se uvolňují z buněk do krevního oběhu při jejich obnově, zániku, působení stresu, poškození tkání či při nádorovém růstu. Právě v těchto situacích hladina cfDNA v krvi výrazně stoupá.

Díky moderním sekvenačním metodám mohou vědci zjistit, z jakých tkání tyto fragmenty pocházejí a jaké nesou změny. To umožňuje sledovat stav organismu bez nutnosti invazivních zásahů. Tento přístup, známý jako tekutá biopsie, se už nyní využívá například k včasné detekci nádorových onemocnění nebo k monitorování účinnosti onkologické léčby. V rámci projektu CANCER poslouží tekutá biopsie k pozorování fyziologických změn v těle astronauta během kosmické mise – jako nástroj, který může včas odhalit stres, zánětlivé procesy či poškození tkání ještě dříve, než se projeví klinické symptomy.

Experiment bude zahrnovat odběr a analýzu biologických vzorků astronauta před, během i po letu. Součástí výzkumu bude také sledování možné reaktivace latentních virů, tedy těch, které v lidském organismu běžně přetrvávají v neaktivní formě, ale mohou se znovu probudit při oslabení imunity nebo působením stresu. V mikrogravitaci totiž dochází k prokazatelným změnám imunitní regulace a k oslabení některých jejích složek, což pravděpodobnost reaktivace zvyšuje. Proto je pro vědce mimořádně cenné, že se experiment uskuteční přímo na oběžné dráze Země.

Vzorky krve a moči odebrané ve všech fázích mise budou analyzovány pomocí sekvenování nové generace (NGS), které umožňuje detekovat i stopová množství virové DNA. Výsledky tak mohou přinést cenné poznatky o tom, jak kosmické prostředí ovlivňuje imunitní rovnováhu a dlouhodobé zdraví astronautů.

V neposlední řadě se výzkum zaměří také na glykany a glykoproteiny – cukerné řetězce navázané na bílkoviny, které hrají klíčovou roli v buněčné komunikaci, rozpoznávání cizorodých struktur i řízení imunitních reakcí. Získané výsledky by mohly přispět k vývoji nových biomarkerů zdraví a adaptace na extrémní prostředí a zároveň pomoci zlepšit preventivní opatření při dlouhodobých kosmických misích.

Na závěr si ještě představíme dva hlavní zástupce řešitelského týmu:

doc. Mgr. Roman Hrstka, Ph.D., Masarykův onkologický ústav, Brno, ředitel národní výzkumné infrastruktury BBMRI.cz
Roman Hrstka působí jako vedoucí výzkumné skupiny na Masarykově onkologickém ústavu a zároveň zastává funkci ředitele BBMRI.cz, celonárodní výzkumné infrastruktury propojující česká biobankovací centra a zajišťující špičkové zázemí pro práci s biologickými vzorky.

Jeho odborné zaměření se soustředí na vyhledávání nových biomarkerů rakoviny – molekul, které dokážou odhalit přítomnost nádoru, předpovědět reakci na léčbu nebo sledovat průběh onemocnění. Tým vedený Romanem Hrstkou se věnuje také vývoji moderních biosenzorů pro rychlou a cenově dostupnou detekci DNA a RNA, které by v budoucnu mohly výrazně zjednodušit laboratorní diagnostiku.

V rámci projektu CANCER má jeho skupina na starosti analýzu biologických vzorků astronautů a sledování cirkulující DNA v krvi. Získaná data mohou vědcům pomoci lépe pochopit, jak kosmické prostředí ovlivňuje lidský organismus, imunitní systém a riziko nádorového bujení, a současně přinést poznatky využitelné i v běžné klinické praxi.

MUDr. Petr Müller, Ph.D, Masarykův onkologický ústav, Brno, vedoucí výzkumné skupiny zaměřené na biologii stresu a proteinovou homeostázu
Petr Müller stojí v čele výzkumné skupiny, která se věnuje biologii buněčného stresu – tedy studiu toho, jak se buňky dokážou vyrovnávat s náročnými podmínkami, poškozením nebo nedostatkem energie. Jeho tým zkoumá mechanismy, jimiž buňky udržují rovnováhu v produkci a opravách bílkovin, tzv. proteinovou homeostázu, která je nezbytná pro jejich správné fungování a přežití.

Tyto procesy hrají klíčovou roli nejen u nádorových onemocnění, kdy buňky čelí intenzivnímu vnitřnímu stresu, ale také při adaptaci organismu na extrémní prostředí – například na mikrogravitaci, působení radiace nebo dlouhodobý psychický i fyzický stres, kterému jsou vystaveni astronauti během misí v kosmickém prostoru.

V projektu CANCER se tým Petra Müllera zaměřuje na molekulární reakce buněk na stres v kosmickém prostoru. Zkoumá, jak mikrogravitace a další faktory kosmického prostředí ovlivňují regulační dráhy zodpovědné za udržování rovnováhy, opravy a obnovu buněk.

Zdroje informací:
Tisková zpráva

Zdroje obrázků:
Tisková zpráva