Un pequeño experimento con células de astronautas de la misión Artemis II podría transformar la medicina
Microchips con células de médula ósea de los astronautas orbitaron la Luna para ayudar a investigar cómo los vuelos espaciales de larga distancia afectan la biología humana
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Mientras los cuatro astronautas de la misión Artemis II orbitaban la Luna la semana pasada, antes de iniciar su viaje de regreso a la Tierra, también lo hacían cuatro chips transparentes, cada uno de un tamaño similar al de una memoria USB y cultivados con células de su médula ósea.
Cada chip funciona como un “avatar”: un intento de modelar aspectos clave de la biología de Victor Glover, Jeremy Hansen, Christina Koch y Reid Wiseman, los cuatro tripulantes cuya valentía y capacidad de asombro captaron la atención del mundo.
El histórico vuelo de prueba, que despegó de la Tierra el 1° de abril, sienta las bases del objetivo de la NASA de establecer una “presencia humana permanente” en la Luna como paso previo a la exploración del resto del sistema solar. Pero el programa Avatar —sigla en inglés de Respuesta Análoga de Tejido de Astronauta Virtual— también podría convertirse en una parte clave de esa estrategia al ayudar a comprender cómo los vuelos espaciales de gran profundidad afectan la biología humana, en particular los riesgos derivados de la exposición a la radiación.
Por ahora, el experimento biológico a bordo de la nave Orión representa apenas un primer paso. ¿Sobrevivieron los chips al viaje? ¿Hasta qué punto los cambios que sufran las células reflejarán lo que ocurre en el cuerpo de los astronautas? Los científicos no lo sabrán hasta después del amerizaje, cuando los dispositivos fueron recuperados de la cápsula.
“Se trata realmente de una prueba de concepto, porque conseguir lugar en una misión de este tipo es algo muy valioso”, explicó Donald Ingber, director fundador del Instituto Wyss de Ingeniería Bioinspirada de la Universidad de Harvard, cuyo laboratorio y empresa emergente, Emulate, trabajan junto con la NASA en el proyecto.
La expectativa a largo plazo es que estos chips —capaces de modelar distintos órganos, como pulmones, hígados o corazones— puedan enviarse al espacio antes que una tripulación humana real. Si logran reflejar lo que ocurre en el cuerpo, la NASA podría utilizarlos para anticipar efectos en la salud e incluso para definir tratamientos médicos personalizados destinados a proteger y tratar a los astronautas en función de su propia biología.
“Creo que esto va a abrirnos el camino en muchos sentidos, al ayudarnos a comprender los efectos de la radiación y la microgravedad —y de la gravedad parcial— en los seres humanos antes de enviarlos”, señaló Lisa Carnell, directora de la División de Ciencias Biológicas y Físicas de la NASA.
“Nuestra consigna es ‘saber antes de ir’. Si queremos que las personas vivan en la superficie lunar, con esa gravedad parcial, el objetivo sería enviar los chips con anticipación y obtener una idea de lo que le ocurre a los distintos sistemas del organismo.”
La salud en el espacio profundo
Desde hace años, en la Tierra, los científicos trabajan en el desarrollo de órganos humanos en un chip. Esta tecnología podría ofrecer una forma más eficaz de evaluar si un medicamento es tóxico o si funciona sobre células humanas. La expectativa es que estos modelos mejoren la eficiencia del desarrollo de fármacos y permitan reducir la dependencia de modelos animales, que muchas veces fallan al predecir lo que ocurre en el organismo humano.
En el espacio, estos chips abren una nueva oportunidad en un entorno plagado de incógnitas. El espacio profundo presenta riesgos particulares para la salud que resultan difíciles de reproducir en la Tierra. Fuera de la protección del campo magnético terrestre, los astronautas estuvieron expuestos a rayos cósmicos galácticos y a radiación peligrosa liberada por las erupciones solares.
En la superficie lunar también existe la llamada radiación por albedo, un tipo de radiación que penetra algunos metros en el suelo y se refleja hacia arriba, un “doble golpe” sobre el cual todavía no hay datos, explicó Carnell.
Ingber imagina que, en el futuro, se podrán enviar grandes cantidades de chips para observar cómo el entorno del espacio profundo afecta de manera diferente a la biología humana y discernir si existen variaciones según la edad, el sexo u otras características.
Nicola Fox, administradora asociada de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, explicó que la médula ósea fue elegida como primer caso de prueba porque es especialmente sensible a la exposición a la radiación, aunque delineó una visión aún más ambiciosa para futuras misiones.
“Es una forma bastante sofisticada de analizar el impacto sobre los tejidos, y además es segura: no se están realizando experimentos sobre una persona”, afirmó Fox. “Se podrían estudiar múltiples órganos y encadenarlos para observar el efecto en conjunto.”
Para fabricar los chips, los astronautas donaron plaquetas varios meses antes del vuelo. Las células inmaduras de la médula ósea que necesitaban los científicos fueron purificadas mediante el uso de microesferas magnéticas que se adhieren a la superficie celular y luego se congelaron en tandas.
Cada chip contiene una red de diminutos canales. Tres días antes del lanzamiento, el equipo de Emulate descongeló las células de los astronautas, las mezcló con un gel y las introdujo en uno de esos canales. Un canal paralelo, recubierto con células de vasos sanguíneos, suministra nutrientes y oxígeno para mantener vivas y en crecimiento a las células de la médula ósea.
Luego, los científicos entregaron los chips a Space Tango, la empresa responsable del hardware que mantiene el tejido de los astronautas en condiciones estables durante el viaje espacial. Hay dos conjuntos de cuatro chips cada uno: uno permanecerá en la Tierra y el otro viajó alrededor de la Luna.
El regreso de los “avatares”
En un laboratorio del Centro Espacial Kennedy, en Florida, uno de los conjuntos de chips pasó la última semana en observación. A bordo de la nave Orión —visible en ocasiones al fondo de los videos e imágenes transmitidas a la Tierra— viaja el conjunto idéntico.
Luego de que los astronautas amerizaron el viernes por la noche en el océano Pacífico, dos equipos científicos trabajaron en paralelo —uno en San Diego y otro en Florida— fijaron los chips para conservar cualquier cambio ocurrido y los prepararon para un análisis científico detallado en Boston.
Aunque harán falta meses de estudio para determinar qué pueden y qué no pueden revelar estos dispositivos sobre la biología humana, habrá una primera señal temprana de éxito o fracaso: la presencia de burbujas de aire. Es un riesgo habitual en experimentos de este tipo y, si el aire llegó a ingresar en el sistema, las células no crecerían.
David Chou, investigador principal del proyecto Avatar en Emulate y científico del Instituto Wyss de Harvard, contó que viajó a Houston para la primera donación de plaquetas y para agradecer personalmente a los astronautas por su participación.
La verdadera prueba para los chips llegará en los próximos meses. Aquellos que viajaron al espacio serán comparados con los que permanecieron en la Tierra y con mediciones de salud de los propios astronautas. Los científicos analizarán qué genes están activos en células individuales y buscarán cambios en los telómeros —las estructuras que protegen los extremos de los cromosomas—, además de daños en el ADN y marcadores de inflamación.
Si logran demostrar que estos “astronautas en un chip” son indicadores fiables de lo que ocurre en el espacio, podrían convertirse en una herramienta poderosa para preparar futuras misiones tripuladas al espacio profundo.
“Existe una probabilidad real de que algunos chips fallen: están siendo enviados en un cohete alrededor de la Luna, así que nunca se sabe”, reconoció Chou. “No es habitual poder seguir en paralelo a una persona viva y a su chip de órgano a través del mismo proceso, y eso es, sin dudas, una de las cosas que más me entusiasman de este proyecto.”
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