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Um novo estudo publicado no Nature Partner Journal, Microgravidade npj, descobriu que um composto projetado administrado a ratos a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS) evitou em grande parte a perda óssea associada ao tempo passado no espaço. O estudo, liderado por uma equipe transdisciplinar de professores da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) e do Instituto Forsyth em Cambridge, Massachusetts, destaca uma terapia promissora para mitigar a perda óssea extrema causada por viagens espaciais de longa duração, bem como a degeneração músculo-esquelética. na terra.
A perda óssea induzida pela microgravidade tem sido uma preocupação crítica para missões espaciais de longo prazo. A diminuição da carga mecânica devido à microgravidade induz perda óssea a uma taxa 12 vezes maior do que na Terra. Os astronautas em órbita baixa da Terra podem sofrer perda óssea de até 1% por mês, colocando em risco a saúde do esqueleto dos astronautas e aumentando o risco de fraturas durante voos espaciais de longa duração e mais tarde na vida.
A atual estratégia de mitigação da perda óssea depende da carga mecânica induzida pelo exercício para promover a formação óssea, mas está longe de ser perfeita para tripulantes que passam até seis meses em microgravidade. O exercício nem sempre previne a perda óssea, ocupa um tempo valioso da tripulação e pode ser contra-indicado para certos tipos de lesões. O novo estudo liderado por Chia Soo, MD, vice-presidente de pesquisa da Divisão de Cirurgia Plástica e Reconstrutiva, professor dos Departamentos de Cirurgia e Cirurgia Ortopédica da Escola de Medicina David Geffen da UCLA, investigou se a entrega sistêmica de molécula semelhante a NELL-1 (NELL-1) pode reduzir a perda óssea induzida pela microgravidade. Descoberto por Kang Ting, DMD, DMSc do Forsyth Institute, o NELL-1 é crucial para o desenvolvimento ósseo e a manutenção da densidade óssea. O professor Ting também liderou vários estudos para mostrar que a administração local de NELL-1 pode regenerar tecidos músculo-esqueléticos, como ossos e cartilagens.
A entrega sistêmica de NELL-1 a bordo da ISS exige que a equipe minimize o número de injeções. Ben Wu, DDS, PhD e Yulong Zhang, PhD do Forsyth Institute aumentaram o potencial terapêutico do NELL-1 estendendo a meia-vida da molécula de 5,5 horas para 15,5 horas sem perder bioatividade, e bioconjugaram um bifosfonato inerte (BP) para criar um ” molécula inteligente” BP-NELL-PEG que atinge mais especificamente os tecidos ósseos sem os efeitos deletérios comuns da BP.
A molécula modificada foi então extensivamente avaliada pelas equipes de Soo e Ting para determinar a eficácia e segurança do BP-NELL-PEG na Terra. Eles descobriram que o BP-NELL-PEG apresentou especificidade superior para o tecido ósseo sem causar efeitos adversos observáveis.
Para verificar a aplicabilidade prática do BP-NELL-PEG em condições espaciais reais, os pesquisadores trabalharam com o Centro para o Avanço da Ciência no Espaço (CASIS) e a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) Ames para se preparar extensivamente para o SpaceX CRS-11 missão à ISS, onde os astronautas Peggy Whitson, PhD e Jack D. Fisher, MS realizaram os estudos. Metade dos camundongos da ISS foram expostos à microgravidade (“TERM Flight”) por um longo período de 9 semanas para simular os desafios de viagens espaciais de longa duração, enquanto os camundongos restantes foram levados de volta à Terra 4,5 semanas após o lançamento, para o primeiro retorno de animal vivo (“LAR Flight”) de ratos na história dos EUA. Ambos os grupos TERM e LAR Flight foram tratados com controle BP-NELL-PEG ou solução salina tamponada com fosfato (PBS). Uma coorte equivalente de camundongos permaneceu no Centro Espacial Kennedy e foi tratada de forma semelhante com BP-NELL-PEG ou PBS para servir como controles normais da gravidade da Terra (“Terreno”).
Ambos os ratos Flight e Ground tratados com BP-NELL-PEG exibiram um aumento significativo na formação óssea. Os ratos tratados no espaço e na Terra não apresentaram efeitos adversos aparentes à saúde.
“Nossas descobertas são uma promessa tremenda para o futuro da exploração espacial, particularmente para missões que envolvem estadias prolongadas em microgravidade”, disse o principal autor correspondente, Chia Soo. “Se os estudos em humanos comprovarem isso, o BP-NELL-PEG pode ser uma ferramenta promissora para combater a perda óssea e a deterioração musculoesquelética, especialmente quando o treinamento de resistência convencional não é viável devido a lesões ou outros fatores incapacitantes”, disse o co-investigador principal. , Kang Ting.
“Esta estratégia de bioengenharia também pode trazer benefícios importantes na Terra, oferecendo uma terapia potencial para pacientes que sofrem de osteoporose extrema e outras condições relacionadas aos ossos”, disse o co-investigador principal, Ben Wu.
“Como próximo passo, o cientista do projeto da UCLA, Pin Ha, MD, DDS, MS, está supervisionando a análise dos dados de retorno de animais vivos. Esperamos que isso forneça algumas dicas sobre como ajudar futuros astronautas a se recuperarem de missões espaciais de longa duração, ” disse Chia Soo.
A pesquisa é apoiada por doações do CASIS e dos Institutos Nacionais de Saúde. Financiamento e apoio adicionais são fornecidos pela Divisão de Cirurgia Plástica e Reconstrutiva da UCLA, pelo Departamento de Cirurgia da UCLA, pelo Departamento de Cirurgia Ortopédica da UCLA e pelo Centro de Pesquisa do Hospital Ortopédico da UCLA, pela Fundação da Associação Americana de Ortodontistas e pela Fundação Internacional de Ortodontia. Pin Ha e Yulong Zhang, e o professor associado Jin Hee Kwak, DDS, são co-autores e contribuíram igualmente para este projeto.
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