סיקור מקיף

ניסויי משימת רקיע חלק 1: ביצוע בדיקות מרחוק והשפעת השהות בחלל על מערכת החיסון

סקירת ניסויים מדעיים והדגמות טכנולוגיות שיתבצעו על ידי איתן סטיבה במשימת רקיע. מתוך 31 משימות שאושרו. סקירה ראשונה בסדרה

איתן סטיבה מתכונן לקראת טיסתו לתחנת החלל הבינלאומית במתקני ספייס אקס. צילום: אורי בורג.
איתן סטיבה מתכונן לקראת טיסתו לתחנת החלל הבינלאומית במתקני ספייס אקס. צילום: אורי בורג.

איתן סטיבה שיטוס לתחנת החלל הבינלאומית יבצע במבצע רקיע 31 ניסויים. חלקם הגדול – 24 הם בתחום הרפואה. אנו מביאים בזאת את החלק הראשון המפרט את הניסויים שיערוך סטיבה בתחום הרפואי.

1. אבחון מבוסס קריספר של וירוסים וחיידקים במשימות חלל

אבחון ברמה הגנטית הוא כלי רב עוצמה לזיהוי מדוייק של וירוסים, חיידקיים, ואף גנים ספציפיים, למשל כאלו המקנים עמידות לאנטיביוטיקה. מערכות קריספר נודעות בעיקר בזכות היכולות שלהן לשמש לעריכה גנטית, גילוי שעבורו הוענק פרס נובל בכימיה ב-2020. אולם מערכות אלו יכולות לשמש גם לאבחון גנטי פשוט ומהיר תוך כדי שמירה על ספציפיות גבוהה. מכיוון שמערכות קריספר הן קומפקטיות ביותר ואינן דורשות מומחיות או ציוד מיוחד, הן עשויות להתאים מאוד לשימוש במשימות חלל ארוכות, למשל בתחנת החלל הבינלאומית או למשימות עתידיות לחקר הירח ומאדים. בניסוי זה נבדוק רכיבים שונים של טכנולוגית הדיאגנוסטיקה הזאת בתנאי מיקרו-כבידה בתחנת החלל הבינלאומית. אנחנו מקווים שיהיה ניתן להשתמש במערכות הקריספר לדיאגנוסיטקה מדוייקת של חיידקים ווירוסים שעלולים לתקוף אנשי צוות במשימות חלל, ובעתיד אף לאבחן מחלות בחקלאות חלל.

חוקרים ראשים: ד"ר דודו בורשטיין, אוניברסיטת תל-אביב וד"ר גור פינס, מכון וולקני.

2. Spacetravel – בחינה רב מימדית של תאי T בתנאי חלל לשיפור מערכת החיסון

הפרעה בתפקוד מערכת החיסון של הטסים לחלל הינה אחת ההשלכות הפיזיולוגיות של שהות בתנאי מיקרו-כבידה על גוף האדם. ההפרעה עשויה לגרום הן לפעילות ביתר של מערכת החיסון- המתבטאת בתסמיני אלרגיה שונים, והן לירידה בפעילות החיסונית אשר עשויה להביא להתפרצות מחודשת של זיהומים ויראליים רדומים- ולמשל, שכיחה התפרצות הרפס השפתיים בחלל.

מתוך רצון להבין את מהות ההפרעה בחלל, ממנפים החוקרים את פריצות הדרך הטכנולוגיות במתן רפואה מותאמת אישית. OncoHost, סטארט-אפ ישראלי, מפתח פלטפורמה לסיוע בבחירת הטיפול המתאים לחולים אונקולוגיים בהתאם למאפייניהם האישיים, ובאמצעות שימוש בטכנולוגיות מתקדמות ואלגוריתמים של למידת מכונה ומספק ניתוח רב מימדי של מערכת החיסון של כל מטופל. כלי העיבוד המתקדמים של פלטפורמת OncoHost יאפשרו ניתוח של ההשפעות הספציפיות של השהות בחלל על מערכת החיסון של כל אסטרונאוט.

תובנות אלו יאפשרו פיתוח של אמצעי נגד מתאימים כדי למנוע ולהגיב לתנאים מסכני חיים לאורך מסעות של משימות חקר חלל עמוק. בנוסף, הוכחת הפוטנציאל היקר באפיון מערכות החיסון של אנשים למתן טיפול מותאם צפויה להצית שלב חדש באספקת פתרונות קליניים מותאמים אישית ולהועיל לבני אדם – הן בחלל והן בכדור הארץ.

ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות AX1.

חוקר ראשי: פרופ' יעקב לורנס, מרכז רפואי שיבא.

שותפים: אוניברסיטת תומס ג'פרסון, ארה״ב וחברת ההזנק הישראלית OncoHost.

The Human BBB In Space .3: השפעת הטיסה לחלל והחשיפה למיקרו-כבידה על מחסום הדם-מוח כפלטפורמה אפשרית לטיפול באלצהיימר

תפקוד תקין של תאי המוח הכרחי לתפקוד הגוף. בכדי להגן על רקמת המוח הרגישה, דפנות כלי הדם המספקים את המוח עטופים ברקמה ייחודית המונעת כניסה של חומרים רעילים וזיהומים מהדם אל המוח, ומאפשרת פינוי פסולת מהמוח לדם- הנקראת מחסום הדם מוח (Blood-Brain-Barrier). פגיעה בתפקודי המחסום מקושרת להתפתחות מחלות נוירודגנרטיביות, כגון אלצהיימר. בנוסף, המחסום מציב אתגר קליני- שכן הוא מונע מעבר תרופות מהדם אל רקמת המוח, הנדרשות לטיפול במחלות נוירודגנרטיביות.

במחקר, מבקשים חוקרי המרכז הרפואי שיבא, לבחון האם חשיפה לתנאי מיקרו-הכבידה בחלל מובילה לשינוי בתפקוד מחסום הדם מוח. הטסים לחלל יעברו בדיקות לא פולשניות מתקדמות- פרוטוקולי עיבוד מתקדמים של תוצרי סריקות MRI מוח ומיצוי סמנים חלבוניים מבדיקות דם לפני ואחרי הטיסה, אשר יאפשרו הדגמה של השינויים שחלו בתפקוד המחסום כתוצאה מהמסע בחלל והשהות בתנאי מיקרו-כבידה. התובנות הצפויות להתקבל במחקר פורץ הדרך, יסייעו בפיתוח יכולות השפעה על תפקוד המחסום ומעבר חומרים דרכו- הן בפינוי חלבוני הפסולת הרעילים והן להכנסה של תרופות. יכולות אשר יאפשרו טיפול באלצהיימר ומחלות נוירודגנרטיביות אחרות, ויסייעו למטופלים רבים ברחבי העולם.

ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות AX1. 

חוקרים ראשיים: ד"ר איציק קופר,PhD, מנהל קבוצת מחסום הדם מוח במרכז למדעי המוח ע"ש יוסף סגול, במרכז הרפואי שיבא ופרופ׳ יעל מרדור, המדענית הראשית וראש קבוצת מחקר הדימות המגנטית (MR) של המכון לטכנולוגיות מתקדמות במרכז הרפואי שיבא.

4. Urinalysis in Space – ביצוע בדיקת שתן וניתוח התוצאות בזמן אמת בתחנת החלל 

ככל שמשימות לחלל נעשות ארוכות ונפוצות יותר, האסטרונאוטים בהם יזדקקו למגוון של כלי אבחון לפיקוח על תפקודי הגוף, כולל בדיקת שתן. ניתוח דגימות שתן משמש כשיטה סטנדרטית לבדיקת מצבים בריאותיים שונים, החל מאפיון תהליכים מטבוליים ועד לתפקוד כליות. תפקוד הכליות בחלל הוא נושא שנחקר. עם זאת, מחקרים קודמים היו כרוכים בלכידת שתן בחלל ובדיקתו בחזרה לכדור הארץ. ההצעה מתמקדת בביצוע בדיקת ACR -יחס בין אלבומין לקריאטינין – בדיקת שתן בחלל, שמאפשרת לאסטרונאוטים למדוד את תפקוד הכליות בזמן אמת באופן עצמאי. 

חוקר ראשי: Healthy.io.

5. Impact of Space-Travels on the Urinary Microbiome: בחינת השפעת הטיסה לחלל על שינוי באוכלוסיית המיקרוביום של דרכי-השתן ומשמעויותיו הקליניות

במסגרת ניסוי זה יבחנו הקלינאים החוקרים במרכז הרפואי שיבא, באוניברסיטת תומס ג׳פרסון, וחוקרים שותפים נוספים, את השינויים באוכלוסיית המיקרואורגניזמים המאכלסים את דרכי השתן (״מיקרוביום השתן״) של צוות משימת AX-1, לאורך כל שלבי מסעם לתחנת החלל הבינלאומית- לפני השיגור, בזמן המסע, ולאחר החזרה לכדור הארץ.

באמצעות שימוש בכלי ניתוח גנטי ואלגוריתמים מתקדמים של חברת MicroGenDX, לצד הצלבת ממצאי הניתוח עם הסתמנויות קליניות שונות בזמן המשימה, יספק צוות המחקר לראשונה תובנות אודות המתאם בין מאפייני המיקרוביום בדרכי השתן לבין הופעת סימפטומים ומצבי תחלואה. תובנות אלו יאפשרו פריצת דרך בהבנת הקשר הקליני בין אוכלוסיית המיקרוביום ובריאות מערכת השתן, ויאפשרו מתן טיפול רפואי הולם- הן עבור צוותי משימות בחלל והן עבור מטופלים על פני הקרקע.

ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות AX1. 

חוקרים ראשיים: ד"ר בן ברוסי, המרכז האונקולוגי, במרכז רפואי שיבא וד״ר פול צ׳אנג, המחלקה האורולוגית בביה״ח האוניברסיטאי תומס ג׳פרסון, ארה״ב.שותפים: בית החולים האוניברסיטאי תומס ג׳פרסון, פנסילבניה ארה״ב, האוניברסיטה הטכנולוגית של טקסס, טקסס ארה״ב, בית החולים האוניברסיטאי קווינס, אונטריו קנדה, ובתמיכת חברת MicroGenDx, טקסס, ארה״ב.

לשאר חלקי הסדרה:

5. אפיון השינויים החלים בתאים סרטניים בתנאי מיקרו כבידה בחלל, במטרה לפתח טיפולים חדשניים ללוקמיה בילדים 

לוקמיה היא מחלת  הסרטן השכיחה ביותר בילדים, המחייבת טיפול ממושך ואגרסיבי. הטיפול הקיים כיום יעיל ברוב המקרים, אך יעילותו גובה מחיר של רעילות גבוהה הגורמת לתופעות לוואי קצרות וארוכות טווח. כדי למצוא אלטרנטיבה לטיפולים הקיימים,  המערך ההמטולוגי-אונקולוגי במרכז שניידר החליט לבדוק את השפעת תנאי המיקרו-כבידה על תאי לוקמיה לימפובלסטית חריפה מסוג T, באמצעות שליחת התאים לחלל במעבדה מזערית. ממצאי הניסוי יושוו לניסוי זהה שיערך על פני כדור הארץ, תוך ניטור השינויים בביטוי הגנים בתאים. מאחר וניסויים מקדימים בתנאי מיקרו-כבידה הראו רגישות יתר לתאי סרטן, תוצאות המחקר יכולות לתרום להבנה של מנגנונים תאיים המושפעים ממיקרו-כבידה. הבנה זו תסייע לאופן בו יפותחו טיפולים חדשניים שיכולים לספק מענה טיפולי לסרטנים אגרסיביים ועמידים, ולהפחית את תופעות הלוואי של הטיפולים המקובלים כיום.  הניסוי ייעשה בשילוב ושיתוף של ילדים המטופלים במערך ההמטולוגי-אונקולוגי במרכז שניידר.

חוקרת ראשית: ד"ר יהודית בירגר, המערך ההמטולוגי-אונקולוגי במרכז שניידר לרפואת ילדים.

שותפים: המרכז החינוכי במרכז שניידר, מכון המחקר פלזנשטיין, אוניברסיטת תל אביב, חברת ספייס פארמה.

: SpacePharma ,Space Applications .

6. ההשפעה של טיסה לחלל על בריאות הלב וכלי הדם של האסטרונאוטים

ההשפעה של טיסה לחלל על בריאות הלב וכלי הדם של האסטרונאוטים במשימת רקיע. באדיבות פרופ' רן קורנובסקי, ד"ר יעלה טלמור-ברקן, פרופ' ערן סגל, ד"ר איתמר מחול.
ההשפעה של טיסה לחלל על בריאות הלב וכלי הדם של האסטרונאוטים במשימת רקיע. באדיבות פרופ' רן קורנובסקי, ד"ר יעלה טלמור-ברקן, פרופ' ערן סגל, ד"ר איתמר מחול.

היעדר כוח הכבידה בחלל משנה את מבנה הלב ואת גודל חללי הלב. בנוסף חשיפה לקרינה בחלל עלולה להאיץ התקדמות של טרשת עורקים ואף לגרום להסתיידויות בכלי הדם. לכן על המועמדים לטיסה לחלל לבצע בדיקות מקיפות של מערכת הלב וכלי הדם ובכך רכשנו כבר ניסיון.

טכנולוגיות מולקולריות חדשניות מאפשרות לנו לזהות מצבי בריאות שונים בגוף האדם. באמצעות בדיקה יסודית של דגימות ביולוגיות (דם, רוק, שתן וצואה), גילינו שאחוז משמעותי מהחומרים הביולוגים (מטבוליטים) הנמצאים בזרם הדם הם תוצר ייחודי של חיידקים מהמיקרוביום (סך החיידקים המאכלסים את גוף האדם המצויים במערכת העיכול). המיקרוביום משתנה בעקבות שהייה בחלל ושינוי תזונתי בחלל וכתוצאה מכך אנו צופים שישתנו גם המטבוליטים בדמם של האסטרונאוטים הטסים לחלל. 

בשנים האחרונות יצרנו את אחד מבסיסי הנתונים הגדולים בעולם של חולי לב ובהשוואה לאנשים בריאים. באמצעות מודלים מתמטיים ולמידת מכונה (machine learning) אפיינו מסלולים מטבוליים המתווכים על ידי חיידקי המעי וקשורים למערכת הלב וכלי הדם שלא היו ידועים עד כה. במחקר שנערוך כעת בית החולים בילינסון ובשיתוף עם מכון וייצמן, נחקור אצל האסטרונאוטים את אותם מסלולים מטבוליים שגילינו באנשים "רגילים" שאינם טסים לחלל. תכנית המחקר שלנו היא לבנות מפה מטבולית אישית מדוייקת לכל אסטרונאוט המבוססת על המיקרוביום והמטבוליטים מדגימות ביולוגיות שנאסוף מהאסטרונאוטים בנקודות זמן שונות לפני ואחרי הטיסה. מפה מטבולית זו תאפשר לנו להעריך את השינוי בסיכון הקרדיו-וסקולרי עבור כל אסטרונאוט בעקבות טיסה לחלל ובכך להבין באופן מקיף ומדויק יותר את ההשפעה של שהייה בחלל על המערכת הקרדיו-וסקולרית. זהו מחקר חלוצי ופורץ דרך ואנו שמחים על ההזדמנות שניתנה לנו לשתף פעולה עם פרוייקט "רקיע" ועם הישראלי שני בחלל – הטייס איתן סטיבה.

ניסוי זה אינו נכלל ברשימת הניסויים הנבחרים בקול הקורא בחודש מאי 2021, אך אושר והתווסף על ידי הועדה המדעית טכנולוגית בספטמבר 2021 בשל חשיבותו ותרומתו למחקר מקיף בבית החולים. ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות AX1.

חוקרים ראשיים: פרופ' רן קורנובסקי, ד"ר יעלה טלמור-ברקן, פרופ' ערן סגל, ד"ר איתמר מחול.

7.Gene Expression – אפיון מנגנון הביטוי הגנטי העומד בבסיס השפעת תנאי החלל על עלייה באלימותם של חיידקים מחוללי מחלות

חיידקי סלמונלה אנטריקה, פתוגנים נפוצים הגורמים מחלות באדם ובחי, מהווים אחד הגורמים העיקריים להרעלות מזון בארץ ובעולם. מחקרים קודמים, ובכללם ניסוי שנעשה על ידי צוות החוקרים משיבא, מצאו כי בתנאי מיקרו-כבידה ישנה עליה משמעותית ביכולתם של החיידקים לגרום לתחלואה משמעותית- באמצעות עליה במנגנוני האלימות שלהם ושיפור בעמידותם לאנטיביוטיקה. הבנת המנגנונים אשר עומדים בבסיס התופעה נדרשת לטובת פיתוח טיפולים רפואיים הולמים, ולהתמודדות עם התחלואה והעליה בעמידות החיידקים לטיפולים האנטיביוטיים הנוכחיים.

משימת רקיע מהווה הזדמנות יוצאת דופן להמשך מחקר הנושא. במסגרת המחקר יגודלו תרביות חיידקים מחוללי מחלות בחלל, ותרביות זהות יגודלו במקביל גם על פני כדור הארץ. חוקרי המרכז למחלות זיהומיות במרכז הרפואי שיבא, יערכו השוואה של מאפיינים שונים בין התרביות- כגון ההבדלים בקצב ובאופן הגדילה בין תרביות הפתוגנים, לצד ניתוח השינויים שחלו בביטוי הגנטי העומדים בבסיס העליה באלימותם של החיידקים. ובכך, התובנות ממחקר זה צפויות לספק מידע משמעותי אודות המנגנונים המובילים לעלייה באלימות החיידקים, ולסייע בפיתוח דרכי התמודדות וטיפולים כנגד התחלואה הנגרמת ממחוללים אלו.

ניסוי זה מהווה חלק בלתי נפרד ממשימת 'רקיע' ועבר את סקרי התיכון והבטיחות, אך בשל פערים טכנולוגיים, הניסוי מתוכנן להתבצע בתחנת החלל במאי 2022 במסגרת טיסת המטען Spx-25 ומלווה על ידי משימת רקיע.

חוקר ראשי: פרופ' אוהד גל- מור , המרכז למחלות זיהומיות בשיבא תל השומר.

עוד בנושא באתר הידען:

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

2 תגובות

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן