Közel 200-féle gyógyszert tartanak a Nemzetközi Űrállomáson, 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 2025. 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 Williams pedig 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: a Földtől 400 kilométerre keringő ISS-en töltött idő csont- és izomvesztést, immunrendszer-gyengülést hoz, 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 különböző gyógyszert szed, főként fájdalomcsillapítókat, dekongesztánsokat és altatókat" - mondta el dr. Pál Szilárd gyógyszerész, egyetemi adjunktus, a Pécsi Tudományegyetem Gyógyszerésztudományi Kar Gyógyszertechnológiai és Biofarmáciai Intézetének igazgatója.
Rámutatott, 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, melyekhez bioalapú védőrétegeket (pl. selyemfehérje-bevonatot) használnak. A 3D nyomtatás is ígéretes területnek számít, segítségével helyben lehetne előállítani a gyógyszereket, de érdemes kitekinteni a szintetikus biológia területére is, mely 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 egy 28 hónapos időszak alatt, az eredmények pedig azt mutatták, hogy a gyógyszerek több mint fele nem maradt stabil az űrben. 14-féle készítmény esetében fizikai változások, például elszíneződés és fázisszétválás volt tapasztalható, 73%-uk hatóanyag-tartalma nem felelt meg a gyógyszerkönyvi előírásoknak az űrben töltött 880 nap után. A multivitaminok nem a mikrogravitáció miatt veszítették el hatóanyag-tartalmukat, hanem az idő múlásával, tehát a hosszú űrutazások során a vitaminpótlás kiemelten fontos lehet. Mindez jól mutatja, hogy a hagyományos gyógyszerek eltarthatósága az űrben kérdéses, szükség van speciális formulációkra vagy helyben gyártott gyógyszerekre a hosszú küldetésekhez" - emelte ki a kutató.
Egy másik tanulmány arról számolt be az ISS-en tartózkodó asztronauták visszajelzéseire támaszkodva, hogy bizonyos gyógyszerek kevésbé hatékonyak az űrben. Bizonyos altatókból az űrhajósok az esetek 17-19%-ában kénytelenek voltak második adagot bevenni ugyanazon az éjszakán. Egy másik jelentés szerint 13 különböző gyógyszer esetében a személyzet azt jelezte, hogy azok vagy egyáltalán nem hatékonyak, vagy csak enyhe hatást fejtenek 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, melynek lényege, hogy őssejtek segítségével az elhalt, beteg vagy funkcióját már nem betöltő szövet, szerv helyett újat készítsenek. A Nemzetközi Űrállomáson zajlott is már olyan kísérlet, melynek 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 (PTE SZKK) 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" – fogalmazott dr. Pongrácz Judit, PTE Gyógyszerészeti Biotechnológia Intézetének intézetvezető professzora, a Gyógyszerésztudományi Karon futó biotechnológia alapképzés szakvezetője.
Mint mondta, az orvosi, úgynevezett "piros" biotechnológia multidiszciplináris terület: orvosok, biológusok, kémikusok, gyógyszerészek és biotechnológusok kooperálnak a közös siker érdekében. Fontos megemlíteni a személyre szabott orvoslás területét is, melyre szintén 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, mely az egyes szerveink szöveteiben indukálható mutációk létrejöttét követheti nyomon az ISS-n töltött idő függvényében. Avagy segítségével megnézhetjük, hogyan hat a súlytalanság a szerveinkre, melyeket vizsgálhatunk a módosult szöveti metabolizmus következtében megváltozott molekuláris környezet alapján. Ezekből például akár a földi környezetben is alkalmazható gyorstesztek is kidolgozhatók, például daganatok korai diagnózisához. Ezen túlmenően az is talán jól ismert, hogy az űrben töltött idő, sugárzás a gyógyszerekre is hatással van, eltarthatóságuk, lebomlásuk befolyásolása az alkalmazhatóságuk, avagy lejárati idejük terén is változásokat eredményezhet. A módosult gyógyszerek esetleges hatékonyságának változása is tesztelhetővé válik a szöveti rendszerek űrállomáson való alkalmazásával” – emelte ki dr. Pongrácz Judit.
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 földi 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.
Fotók:
Kalmár Lajos