Diseñan compuesto que previene la pérdida de hueso en el espacio

Un compuesto diseñado es prometedor para prevenir la pérdida ósea en el espacio.

Un compuesto diseñado administrado a ratones a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) evitó en gran medida la pérdida ósea asociada con el tiempo pasado en el espacio.

El estudio, dirigido por un equipo transdisciplinario de profesores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) y el Instituto Forsyth en Cambridge, Massachusetts, destaca una terapia prometedora para mitigar la pérdida ósea extrema debido a los viajes espaciales de larga duración, así como la degeneración musculoesquelética en la tierra.

La pérdida ósea inducida por la microgravedad ha sido durante mucho tiempo una preocupación crítica para las misiones espaciales de larga duración.

La disminución de la carga mecánica debido a la microgravedad induce la pérdida ósea a un ritmo 12 veces mayor que en la Tierra.

Los astronautas en órbita terrestre baja pueden experimentar una pérdida ósea de hasta un 1% por mes, lo que pone en peligro la salud esquelética de los astronautas y aumenta el riesgo de fracturas durante los vuelos espaciales de larga duración y más adelante en la vida.

La estrategia actual de mitigación de la pérdida ósea se basa en cargas mecánicas inducidas por el ejercicio para promover la formación de hueso, pero está lejos de ser perfecta para los miembros de la tripulación que pasan hasta seis meses en microgravedad.

El ejercicio no siempre previene la pérdida ósea, consume un tiempo valioso de la tripulación y puede estar contraindicado para ciertos tipos de lesiones.

El nuevo estudio dirigido por Chia Soo, MD, vicepresidenta de investigación de la División de Cirugía Plástica y Reconstructiva, profesora de los Departamentos de Cirugía y Cirugía Ortopédica de la Facultad de Medicina David Geffen de UCLA, investigó si la administración sistémica de la molécula NELL-1 (NELL-1) puede reducir la pérdida ósea inducida por microgravedad.

Descubierta por Kang Ting, DMD, DMSc en el Instituto Forsyth, NELL-1 es crucial para el desarrollo óseo y el mantenimiento de la densidad ósea.

El profesor Ting también dirigió numerosos estudios para demostrar que la administración local de NELL-1 puede regenerar tejidos musculoesqueléticos como huesos y cartílagos.

La administración sistémica de NELL-1 a bordo de la ISS requiere que el equipo minimice el número de inyecciones.

Ben Wu, DDS, PhD y Yulong Zhang, PhD del Instituto Forsyth mejoraron el potencial terapéutico de NELL-1 al extender la vida media de la molécula de 5,5 horas a 15,5 horas sin perder bioactividad, y bioconjugaron un bifosfonato (BP) inerte para crear una molécula “inteligente” BP-NELL-PEG que se dirige más específicamente a los tejidos óseos sin los efectos nocivos comunes de BP.

Luego, los equipos de Soo y Ting evaluaron exhaustivamente la molécula modificada para determinar la eficacia y seguridad de BP-NELL-PEG en la Tierra.

Descubrieron que BP-NELL-PEG mostraba una especificidad superior para el tejido óseo sin causar efectos adversos observables.

Para determinar la aplicabilidad práctica de BP-NELL-PEG en condiciones espaciales reales, los investigadores trabajaron con el Centro para el Avance de la Ciencia en el Espacio (CASIS) y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) Ames para prepararse exhaustivamente para la misión CRS-11 del SpaceX a la ISS, donde los astronautas Peggy Whitson, PhD y Jack D. Fisher, MS llevaron a cabo los estudios.

La mitad de los ratones de la ISS fueron expuestos a microgravedad (“Vuelo TERM”) durante un largo período de 9 semanas para simular los desafíos de los viajes espaciales de larga duración, mientras que los ratones restantes fueron llevados de regreso a la Tierra 4,5 semanas después del lanzamiento.

Es el primer regreso de animales vivos (“Vuelo LAR“) de ratones en la historia de Estados Unidos.

Tanto el grupo TERM como el LAR Flight fueron tratados con control de BP-NELL-PEG o solución salina tamponada con fosfato (PBS).

Una cohorte equivalente de ratones permaneció en el Centro Espacial Kennedy y fueron tratados de manera similar con BP-NELL-PEG o PBS para que sirvieran como controles normales de la gravedad terrestre.

Tanto los ratones Flight como los de tierra tratados con BP-NELL-PEG mostraron un aumento significativo en la formación de hueso.

Los ratones tratados en el espacio y en la Tierra no mostraron efectos adversos aparentes para la salud.

“Nuestros hallazgos son tremendamente prometedores para el futuro de la exploración espacial, particularmente para misiones que implican estancias prolongadas en microgravedad“, dijo la autora principal, Chia Soo.

“Si los estudios en humanos lo confirman, BP-NELL-PEG podría ser una herramienta prometedora para combatir la pérdida ósea y el deterioro musculoesquelético, especialmente cuando el entrenamiento de resistencia convencional no es factible debido a lesiones u otros factores incapacitantes“, dijo el co-investigador principal Kang Ting.

“Esta estrategia de bioingeniería también puede tener importantes beneficios en la Tierra, ofreciendo una terapia potencial para pacientes que sufren de osteoporosis extrema y otras afecciones relacionadas con los huesos“, dijo el co-investigador principal, Ben Wu.

“Como siguiente paso, el científico del proyecto de UCLA, Pin Ha, MD, DDS, MS, está supervisando el análisis de los datos de retorno de animales vivos.

Esperamos que esto proporcione alguna idea sobre cómo ayudar a los futuros astronautas a recuperarse de misiones espaciales de mayor duración”, dijo Chia Soo.

Fuente: UCLA Health