Uma nova pesquisa demonstra a eficácia de um composto projetado na prevenção da perda óssea em ratos que viajam no espaço. Esta descoberta poderia fornecer uma solução para astronautas e pacientes com osteoporose aqui na Terra. Um novo estudo publicado hoje (18 de setembro) na revista parceira da Nature, npj Microgravity, descobriu que administrar um composto projetado a ratos a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS) evitou em grande parte a perda óssea relacionada ao espaço-tempo.
O estudo, liderado por uma equipe interdisciplinar de professores da Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA) e do Instituto Forsyth em Cambridge, Massachusetts, destaca uma terapia promissora para mitigar a extrema perda óssea causada por viagens espaciais de longo prazo e pela degeneração músculo-esquelética na Terra.
A perda óssea induzida pela microgravidade tem sido uma questão importante em missões espaciais de longa duração. A carga mecânica reduzida causada pela microgravidade causa perda óssea a uma taxa 12 vezes maior do que na Terra. Os astronautas na órbita baixa da Terra podem experimentar taxas de perda óssea de até 1% por mês, o que comprometeria a saúde óssea dos astronautas e aumentaria o risco de fraturas durante voos espaciais de longa duração e mais tarde na vida.
As estratégias atuais para mitigar a perda óssea baseiam-se na carga mecânica induzida pelo exercício para promover a formação óssea, mas esta estratégia está longe de ser perfeita para tripulações expostas à microgravidade durante até seis meses. O exercício nem sempre previne a perda óssea, ocupa um tempo valioso dos ocupantes e pode ser uma contraindicação para determinados tipos de lesões.
O novo estudo investigou se a administração sistêmica da molécula semelhante a NELL-1 (NELL-1) poderia reduzir a perda óssea induzida pela microgravidade. O estudo foi liderado por Chia Soo, MD, presidente associada do Departamento de Cirurgia Plástica e professora de cirurgia e cirurgia ortopédica na Escola de Medicina David Geffen da UCLA. NELL-1, descoberto por Kang Ting, MD, do Instituto Forsyth, é fundamental para o desenvolvimento ósseo e a manutenção da densidade óssea. O Professor Ding também liderou vários estudos mostrando que a administração local de NELL-1 pode regenerar tecidos músculo-esqueléticos, como ossos e cartilagens.
A entrega sistêmica de NELL-1 na Estação Espacial Internacional exigiu que a equipe de pesquisa minimizasse o número de injeções. Ben Wu, Ph.D., e Yulong Zhang, Ph.D., do Forsyth Institute, aumentaram o potencial terapêutico do NELL-1 estendendo a meia-vida da molécula NELL-1 de 5,5 horas para 15,5 horas sem perder a atividade biológica, e criaram uma molécula BP-NELL-PEG "inteligente" ao bioconjugar um bifosfonato inerte (BP) que pode atingir mais especificamente o tecido ósseo sem os efeitos nocivos comuns do BP.
As equipes de Soo e Ting conduziram então uma avaliação extensiva da molécula melhorada para determinar a eficácia e segurança do BP-NELL-PEG na Terra. Eles descobriram que o BP-NELL-PEG tem excelente especificidade para o tecido ósseo sem causar efeitos adversos óbvios.
A fim de determinar a praticidade do BP-NELL-PEG sob condições espaciais reais, os pesquisadores trabalharam com o Centro para o Avanço da Ciência Espacial (CASIS) e a Filial Ames da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) para fazer extensos preparativos para o espaço. Metade dos ratos da ISS foram expostos a um ambiente de microgravidade ("vôo TERM") por até nove semanas para simular os desafios de viagens espaciais de longa duração, enquanto os ratos restantes foram levados de volta à Terra 4,5 semanas após o lançamento no primeiro retorno de rato vivo na história dos EUA ("vôo LAR"). Tanto o grupo TERM quanto o grupo de voo LAR receberam tratamento com BP-NELL-PEG ou um grupo controle com solução salina tamponada com fosfato (PBS). Um número igual de ratos permanece no Centro Espacial Kennedy como um grupo de controle da gravidade normal da Terra ("solo") e também são tratados com BP-NELL-PEG ou PBS.
A formação óssea foi significativamente aumentada em ratos voadores e terrestres tratados com BP-NELL-PEG. Os ratos tratados no espaço e na Terra não tiveram efeitos adversos aparentes na sua saúde.
“Nossas descobertas são uma grande promessa para a futura exploração espacial, especialmente para missões que envolvem estadias de longo prazo em ambientes de microgravidade”, disse o principal autor correspondente, Chia Soo. “Se os estudos em humanos confirmarem isto, o BP-NELL-PEG será uma ferramenta eficaz na luta contra a perda óssea e a degeneração músculo-esquelética, especialmente em situações onde o treino de resistência tradicional é impossível devido a lesões ou outros factores incapacitantes”.
“Esta estratégia de bioengenharia também pode trazer benefícios importantes aqui na Terra, fornecendo uma terapia potencial para pacientes que sofrem de osteoporose extrema e outras doenças relacionadas aos ossos”, disse o co-investigador principal Ben Wu.
"Na próxima etapa, o cientista do projeto da UCLA, Pin Ha, MD, PhD, MS, supervisionará a análise dos dados de retorno de animais vivos. Esperamos que isso esclareça como ajudar futuros astronautas a se recuperarem de missões espaciais mais longas."