A Nemzetközi Űrállomáson Közel 200-féle gyógyszert tartanak melyek elengedhetetlenek az asztronautákra nehezedő egészségügyi terhelések miatt.

A gyógyszerek helyes működése kapcsán azonban komoly kihívást jelent a mikrogravitáció, a kozmikus háttérsugárzás hatásainak kiszűrése, nem is beszélve az időfaktorról és a távolságról, az egyes szerek esetleges pótlásáról. A jövőbeni, hosszú távú űrmissziók sikeréhez kulcsfontosságúak lesznek az „űrálló” gyógyszerek, valamint az új, innovatív eljárások, melyekből a földi gyógyászat is rengeteget profitálhat. Nyomtathatunk-e gyógyszert félúton a Mars felé, és miért ideális környezet a bioprintingnek a mikrogravitáció?

Sokakban merült fel a világűr emberi szervezetre gyakorolt hatásának kérdése  március 28-án, mikor a tervezett nyolc nap helyett kilenc hónap után tért vissza a Nemzetközi Űrállomásról Sunita Williams és Barry Wilmore. Az 59 éves Sunita Williams látványosan öregebbnek tűnt, mint amilyen 2024 nyarán, fellövése előtt volt. Jelen információk szerint nincs összefüggés az őszülés és a mikrogravitáció között, az viszont már régóta tudott, hogy számos fiziológiai változáson mennek keresztül az űrhajósok. Az már közismert, hogy a Földtől 400 kilométerre keringő ISS-en töltött idő csont- és izomvesztéssel, immunrendszer-gyengüléssel jár, valamint negatívan befolyásolja a keringési rendszert is.

Ami jól működik a Földön, nem biztos, hogy jól működik az űrben

"Az asztronautákra nehezedő egészségügyi kihívások miatt kulcsfontosságú a megfelelő gyógyszerek elérhetősége a Nemzetközi Űrállomáson, ahol több mint 190 félét tartanak raktáron, az ISS legénysége pedig hetente átlagosan négy különbözőt szed, főként fájdalomcsillapítókat, dekongesztánsokat és altatókat" - mondta el dr. Pál Szilárd gyógyszerész, egyetemi adjunktus, a Pécsi Tudományegyetem Gyógyszerésztudományi Kar Gyógyszertechnológiai és Biofarmáciai Intézetének igazgatója.

Kitért arra is, a gyógyszerek használata az űrben már az első emberes missziók során elkezdődött, de a hagyományos földi gyógyszerek alkalmazása új kihívásokkal szembesült. Az űrkutatás előrehaladtával egyértelművé vált, hogy a gyógyszerek farmakokinetikája és farmakodinamikája a világűrben eltér a földi körülményektől. Ezzel a területtel foglalkozik a rendkívül gyorsan fejlődő űrgyógyszerészet, melynek kutatásai elengedhetetlenek az emberes űrmissziók sikere szempontjából.

Az egyik legnagyobb kihívást a gyógyszerek stabilitása jelenti. A mikrogravitáció, a kozmikus sugárzás és a tárolási feltételek gyorsabb lebomlást és hatáscsökkenést okozhatnak, emellett a hosszú távú űrmissziók során a gyógyszerek akár kémiailag bomolhatnak vagy toxikus melléktermékeket képezhetnek, ami veszélyeztetheti az űrhajósok egészségét.

Megoldásként kínálkozik például sugárzásálló csomagolások fejlesztése, amelyekhez bioalapú védőrétegeket, például selyemfehérje-bevonatot használnak. A 3D nyomtatás is ígéretes területnek számít, segítségével helyben lehetne előállítani a gyógyszereket, de érdemes kitekinteni a szintetikus biológia területére is, ami olyan, genetikailag módosított, az űrben termesztett növényeket adhat a világnak, melyekből gyógyszereket lehetne készíteni.

A mikrogravitáció mellett az időfaktorral is számolni kell

Egy korábbi, nagyszabású kutatás során a Nemzetközi Űrállomáson (ISS) tárolt gyógyszereket vizsgálták 28 hónapig. A kapott eredmények azt mutatták, a gyógyszerek több mint felében változások következtek be. Tizennégy féle készítmény esetében fizikai jellegű, például elszíneződött, valamint fázisszétválás történt, 73 százalékukban hatóanyag-tartalom nem felelt meg a gyógyszerkönyvi előírásoknak az űrben töltött 880 nap után. A multivitaminok nem a mikrogravitáció miatt veszítették el hatóanyag-tartalmukat, hanem a hosszú idő miatt, pedig a vitaminpótlás kiemelten fontos egy-egy űrutazás során. Mindez jól mutatja, hogy a hagyományos gyógyszerek helyett szükség van speciális formulációkra, vagy helyben gyártott gyógyszerekre a hosszú küldetések alatt.

Egy másik tanulmány pedid arról számolt be az ISS-en tartózkodó asztronauták visszajelzéseire támaszkodva, hogy bizonyos gyógyszerek kevésbé hatékonyak az űrben. Voltak olyan altatók, amelyekből az asztronauták az esetek 17-19  százalékában kénytelenek voltak újabb  adagot bevenni ugyanazon az éjszakán. Egy másik jelentés szerint 13 különböző gyógyszer esetében a személyzet azt jelezte, hogy azok vagy egyáltalán nem voltak hatékonyak, vagy csak enyhe hatást fejtettek ki. Voltak olyan esetek, mikor az asztronauták helytelenül választották meg a gyógyszert, mivel az űrbeli fiziológiai változások miatt például egy orrdugulás nem feltétlenül allergia, hanem folyadékeloszlási probléma következménye lehet. Felvetődik tehát, hogy az űrben nem elég csupán a földi gyógyszereket alkalmazni, hanem speciális, az űrkörnyezethez igazított farmakológiai megoldásokra van szükség.

A biotechnológia, a sejtnyomtatás is helyet kér az űrhajóban

A hosszú távú űrmissziók újfent homloktérbe kerülésével az olyan technológiákra is reflektorfény vetült, mint amilyen a biotechnológia és a bioprinting, azaz a sejtnyomtatás, ezek lényege, hogy őssejtek segítségével az elhalt, beteg vagy funkcióját már nem betöltő szövet, szerv helyett újat készítenek. A Nemzetközi Űrállomáson zajlott is már olyan kísérlet, amelynek során sikerrel nyomtattak emberi porc- és érszöveteket, a mikrogravitáció ráadásul lehetővé tette az egyenletesebb sejtrendeződést, ami a Földön nehezen kivitelezhető. A technológia tehát megnyithatja az utat az űrbeli szervnyomtatás előtt, mely a hosszú távú küldetések során életmentő lehet.

Az egészségügy forradalmasítását ígérő technológiával a Pécsi Tudományegyetem Szentágothai János Kutatóközpontjában található szövetnyomtató laborban is kísérleteznek. A bionyomtatás, szemben az egyszerű sejttenyészettel, többféle sejt elhelyezésére képes tetszőleges kombinációkban, háromdimenziós struktúrákban, pont úgy, ahogy az élő szövetek és a szervek szerveződnek és funkcionálnak.

"A szövet- és szervnyomtatás tökéletesítése még a jövő biotechnológusaira váró kihívás, és még nagy utat kell bejárni ehhez. Szívet, tüdőt ugyan még nem tudunk nyomtatni, viszont már képesek vagyunk bizonyos csontokat, porcokat pótolni. Ha például egy baleset során olyan súlyos trauma ér egy csontot, hogy pótolni kell, lehetőség van arra, hogy a vázszerkezet kialakítása után arra a megfelelő sejtek ültetésével új csontot érleljenek" – adott hangot dr. Pongrácz Judit, PTE Gyógyszerészeti Biotechnológia Intézetének intézetvezető professzora, a Gyógyszerésztudományi Karon futó biotechnológia alapképzés szakvezetője, annak, hogy bizonyos feltétek mellett már alkalmazhatók a biotechnológi egyes elemei.

Mint mondta, az orvosi, úgynevezett "piros" biotechnológia multidiszciplináris terület, ugyanis ennek során orvosok, biológusok, kémikusok, gyógyszerészek és biotechnológusok kooperálnak a közös siker érdekében. A személyre szabott orvoslásra is komoly hatással lesznek a biotechnológia területén elért eredmények, eljárások.

A kisméretű szövetek kiválóan alkalmasak lehetnek az űrben tapasztalható negatív hatások tesztelésére. Ilyen például a sugárzás hatásának vizsgálata, ami az egyes szervek szöveteiben indukálható mutációk létrejöttét követheti nyomon az ISS-n töltött idő függvényében. Avagy segítségével megnézhető, hogyan hat a súlytalanság az egyes szervekre, azok  hogyan reagálnak a módosult szöveti metabolizmus következtében megváltozott molekuláris környezetben. Ezekből például akár a földön is alkalmazható gyorstesztek is kidolgozhatók, például a daganatok korai diagnózisához. Ezen túlmenően az űrben töltött idő, sugárzás a gyógyszerekre is hatással van. Eltarthatóságuk, lebomlásuk befolyásolása az alkalmazhatóságuk, lejárati idejük terén is változásokat eredményezhet. A módosult gyógyszerek esetleges hatékonyságának változása is tesztelhetővé válik a szöveti rendszerek űrállomáson való alkalmazásával.

Rengeteget profitálhat az űrgyógyszerészetből a földi gyógyítás is

Az űrgyógyszerészeti kutatások nem csak az űrmisszióknak, hanem a földi gyógyításnak is komoly hasznot hoznak, közvetlenül hozzájárulhatnak a betegségek gyógyításához, új terápiás lehetőségeket nyithatnak meg, a regeneratív orvoslás új korszakát hozhatják el. A tudományterület egyik jövőbeli célja az egyénre szabott gyógyszeres kezelés, amely figyelembe veszi az űrhajós genetikai profilját és fiziológiai változásait, és ha működik Föld körüli pályán, működik a szülőbolygónkon is. A kutatások, innovációk emellett új daganatellenes kezelések vagy stabilabb gyógyszerformulák kifejlesztéséhez is alapot szolgáltathatnak.