Uzaydaki otomasyon neden kritik bir yatırımdır?

Uzayda otomasyon yatırımı ?

Kök hücreler bilim adamının araç kutusundaki kritik bir araçtır. Kök hücre terapileri, yeni kalp kası hücrelerinin büyümesinden ve kalp krizi sırasında hasar görmüş olanların değiştirilmesinden, yaralı sporcuların toparlanmasını hızlandırmaya kadar bir dizi uygulama için geliştirilmiştir. Ancak kök hücrelerle çalışmanın ve klinik uygulanabilirliklerini artırmanın en büyük zorluklarından biri, ne zaman farklılaşacaklarını kontrol etmektir.

Farklılaşmanın tamamen sona ermesi elbette kötü, tabii ki – yeni kemik kütlesi oluşturmak için kemik hücrelerine farklılaşmayan hücreler, örneğin çok faydalı değildir. Yine de, araştırmacıların farklılaşmayı daha iyi kontrol etmek için kaldırabilecekleri faktörleri belirlemek, osteoporoz, yara ve kas iyileşmesi ve kalp kası onarımı ve yenilenmesi için daha iyi kök hücre tedavileri tasarlamada kritik olabilir.

Böyle bir yetenek zaten var, ama ne yazık ki, onu en çok kullanabilecek araştırmacı ve kuruluşların büyük bir kısmı – örneğin biyo-ilaç şirketleri gibi – düşündüklerinden daha yakın olduklarının farkında değiller: sadece uzaya yolculuk yapmaları gerekiyor.

Uzayda bir gelecek için bilim dünyanın içinde

Araştırmalar, mikrogravitede, kas hücrelerinin atrofisi, immün hücre yapısının ve aktivasyonunun bozulduğunu ve kök hücre araştırmaları için kritik öneme sahip olduklarını, embriyonik kök hücrelerin farklılaşmadığını ve bunun yerine, bir hücre döngüsü inhibitörünün yukarı regülasyonu nedeniyle bir “köklük” durumunu sürdürdüğünü ortaya koymuştur. P21 denir. Bu fenomen ilk olarak dünyadaki mikro yerçekimindeki kök hücre farklılaşmasına odaklanan bir avuç araştırmacının ikisi olan NASA Ames Araştırma Merkezi’nden Elizabeth Blaber ve Eduardo Almeida tarafından bildirildi .

Elde ettiği sonuçlar titizleşiyor, diyor Microgravity araştırmacısı Dr. Carl Carruthers ve uzayda bilimin geleceğini inşa etmeye odaklanan Houston merkezli bir şirket olan NanoRacks’taki Baş Bilim Adamı . Blaber ve Almeida, hücre farklılaşmasında yer alan moleküler süreçlerin çözülmesine yardımcı olarak, sadece insan sağlığı ve mikrogravity’de uzun ömürlülüğü desteklemeye yardımcı olmakla kalmayıp, (Uluslararası Uzay İstasyonunda veya Mars’taki ömrünün uzamış olduğunu düşünerek) seçkin birkaç belirleyici faktörün bir parçasıdır. Ayrıca burada, dünyadaki kök hücre tedavilerini de iyileştirir.

Manyetik taşıyıcı (GEM) boncuklarında İndüklenmiş Pluripotent Kök Hücre Türetilmiş Kardiyomiyositler (Hücresel Dinamikler). Görüntü kaynağı: Eduardo Almeida
Manyetik taşıyıcı (GEM) boncuklarında İndüklenmiş Pluripotent Kök Hücre Türetilmiş Kardiyomiyositler (Hücresel Dinamikler). Görüntü kaynağı: Eduardo Almeida

Öyleyse neden mikro yerçekimindeki kök hücre araştırmalarının sonuçları nispeten bilinmiyor? Neden hiç kimse gerçek bir altın madeni üzerine yatırım yapmıyor? Carruthers’a göre, iki ana konu var: Mikro-yerçekimi araştırmalarından elde edilen bilim sonuçları hala çok yavaş ve NASA’nın dışında, mikro-yerçekimi araştırmaları için yatırımlar neredeyse yok denecek kadar az.

Otomasyon: Yeryüzünde verilen, umutsuzca uzayda ihtiyaç duyulan şeylerden biri

Bilim adamlarının çoğu için, altı mikroplakada hücre büyümesi denemesi yapmak ve ardından gen ekspresyonunu değerlendirmek için RT-PCR yapmak veya sekanslama için DNA’yı çıkarmak normal bir gün çalışmasında. Fakat eski atasözü devam ederken, “Gidene kadar sahip olduklarını bilmiyorsun.”

Mikro-yerçekiminde bilimsel deneyler yapmaya çalışan Carruthers gibi araştırmacılar, yeryüzündeki çoğu araştırmacının iki kez bile düşünmediği bir şeyin uzayda çok fazla eksik olduğunu fark ediyor: otomasyon. Sıvı taşıma robotlarından yüksek kapasiteli plaka okuyuculara kadar, otomasyon cihazları dünya çapındaki laboratuvarlarda yapılan bilimin hızını ve hacmini önemli ölçüde artırdı. Mikro-yerçekimi araştırması için bulunmayan bu tür kilit araçlarla, Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS) bir zaman kapsülü gibidir: deneyin hızı 1970’lerin Dünya laboratuarında bilim yapmak gibidir.

Bu, Astronotların yoğun programları ve ISS’ye uçması gereken farklı fikirlerin büyüklüğü nedeniyle büyük ölçüde – çok sayıda harika fikir var, ancak bazen bunlardan bir kez çıkıyor. Otomatik laboratuar ekipmanlarına ilk yatırımları yapmak zordur, bilim adamları normalde Dünya merkezli bir laboratuarda bekleyeceklerdir.

Bu nedenle, mikro yerçekimi ile yapılan bilimsel deneylerin çoğu, ISS mürettebatı tarafından çalıştırılan ısmarlama, bir daha asla kullanılmayacak ekipmanlara tabi tutulmuştur. Almeida ve Blaber tarafından yaklaşık on yıl önce yapılan devrimci kök hücre çalışmaları bile emekli donanımlar kullanılarak yapıldı. NASA’nın daha sonra yük taşıma kapasitesine geri dönmesi için yeni bir hücre kültür sistemi geliştirmesine yardım eden Almeida, “Bu donanım artık uçmuyor, Shuttle için benzersizdi” diyor. “Mekikten sonra PI’lerin tekrar Biyokültür Sistemi’ne uçması bizi neredeyse on yıl aldı” diyor.

Mekik dönemi, Eduardo Almeida'nın kök hücre deneyini taşıyan STS-131 uçuşundan sonra CCU emekli hücre kültür birimi. Mekik inişinden hemen sonra donanım açıldığı için örnekler bu kutudadır. Resim kaynağı: Eduardo Almeida.
Mekik dönemi, Eduardo Almeida’nın kök hücre deneyini taşıyan STS-131 uçuşundan sonra CCU emekli hücre kültür birimi. Mekik inişinden hemen sonra donanım açıldığı için örnekler bu kutudadır. Resim kaynağı: Eduardo Almeida.

Son yıllarda, NASA’nın gelişmiş Biyokültür Sistemi, bir Oxford Nanopore düzenleyicisi ve NanoRacks’ın küp bazlı oturmuş NanoLab’ları ve mikro-yerçekimi için optimize edilmiş reaktör mikroplakaları gibi ISS’ye daha güçlü ekipmanlar getirmiş olsa da , pipetleme gibi faaliyetler hala elle yapılmaktadır – Zamanları titizlikle planlanmış ve çeşitli görevlere bölünmüş mürettebatçılar için sıkıcı ve zaman alan bir süreç.

Almeida, “Birçoğu çok basit” diyor. “Bir hücre biyoloğu ona bakar ve burnunu bükerdi. Deney için ideal değildir. Uzayda deney yapmanın, kabul ettiğimiz şeyleri, Dünya üzerinde rutin olan birçok zorunluluğu vardır. lojistik ve sadece donanımın çalışmasını sağlamak çok zordur – yani uzayda ilerleme yavaştır – ancak uzayda hücre biyolojisi yaparak ilerlememize rağmen. ”

NanoRacks’in bu gerçeği nasıl değiştireceğine dair birçok fikri var – ve hepsi otomasyona kayıyor. Carruthers , araştırmacılara örnek göndermesi, web tabanlı bir sistem üzerinden çevrimiçi bir tahlil yapması, deneyi dizüstü bilgisayarlarından izlemesi ve deney bittiğinde numuneleri geri alması için altyapı sağlayan DAMP Laboratuvarı gibi organizasyonlara işaret ediyor . Bunun gibi uygulamalı altyapı, zemindeki laboratuarlarda gittikçe yaygınlaşıyor – ve dolayısıyla daha ucuz – hale geliyor. Carruthers, “Bu tür bir otomasyonu uzay istasyonunda görmeyi çok isterim” diyor Carruthers, ve bu tam olarak NanoRacks’in ISS ticari laboratuvarlarının gelişimini zorlamayı planladığı yön.

Robotlar: Dünyada ve Dünyada otomasyonun geleceği

Böyle bir senaryonun büyük olasılıkla bilimsel deneyler için verimi arttırmış olan robotlar aracılığıyla gerçeğe dönüştürülmesi muhtemeldir: DAMP Laboratuvarı sürecinin büyük bir kısmı Opentrons OT-2 robotuna dayanmaktadır . Ancak robotlar mükemmel değildir ve bunları ISS veya diğer uzay laboratuvarlarında nasıl kullanacaklarını bulmak zor olacaktır.

“Bir öğrenme eğrisi var – hiç kimse sıvı taşıma robotlarının uzay istasyonunda verimli bir şekilde çalışıp çalışmayacağını bile bilmiyor” diyor Carruthers, “ya ​​da robotlara mikro çekimde doğru çalışabilmeleri için hangi uyarlamaları yapmamız gerekecek? .”

Ancak mürettebatın elle mikrogravite içindeki sıvıları pipetlediğini gördüğü göreceli kolaylığa dayanarak, Carruthers, ekipmanı optimize etmenin ve mikro gravürde çalışmaya başlamasının, aşılmaz bir konu olduğunu düşünmüyor. Aslında, NanoRacks, halihazırda petrol kulesi çevresinde kullanılan denizaltı dronları için telerobotik işletim yazılımı geliştiren bir şirket olan Olis Robotics ile (daha önce BlueHaptic olarak bilinir) bir araya geldi . Uzay uçuş pazarına geçişi hedefleyen Olis, NanoRacks’in yazılımlarını ISS için ve ayrıca kendi gelecek nesil ticari uzay laboratuvarları için geliştirdikleri ekipman ve sistemlere nasıl uygulayacağını bulmak için NanoRack’lerle yakın bir şekilde çalışıyor.

Gelecekteki mikro-yerçekimi araştırma laboratuvarlarında, deneyler gerçek zamanlı olarak geri gönderilen verilerle, zemindeki komuta merkezlerinden uzaktan robotlarla gerçekleştirilebilir. Görüntü kaynağı: NanoRacks
Gelecekteki mikro-yerçekimi araştırma laboratuvarlarında, deneyler gerçek zamanlı olarak geri gönderilen verilerle, zemindeki komuta merkezlerinden uzaktan robotlarla gerçekleştirilebilir. Görüntü kaynağı: NanoRacks

NanoRacks Ticaret Direktörü Adrian Mangiuca’ya göre, hedefleri “astronotun maliyetini denklemden çıkarmak ve düşük Yörüngede komuta merkezlerinden yük taşıma kapasitesini işletmek” olan telerobotik operasyonu kullanmak. Maliyetler, plakaların sıvı taşıyıcılardan ve plaka okuyucuların üzerine taşınması gibi geçiş noktalarının ele alınması için telerobotik operasyonun kullanılmasıdır. Bu vizyondu – mikro yerçekimi üzerine araştırmayı devralan telerobik operasyon – bu, NanoRacks’in geçen Aralık ayında NASA’ya teslim ettiği NanoRacks LEO Ticarileştirme çalışmasının odak noktalarından biriydi.

Ticarileştirme ve özelleştirme: mikrogravite araştırması başlatmak için kullanılan yakıt

LEO Ticarileştirme çalışması veya LEOCOM, ticari düşük Dünya yörüngesi pazarının geleceğinin ISS ve ötesinde nasıl göründüğü hakkında dört aylık bir çalışmaydı. Bu çalışma için NanoRacks, endüstrisinde benzeri görülmemiş olan 13 ortaktan (Olis Robotics dahil) bir ekip oluşturdu; “Düşük Yörüngedeki yörüngede uygun maliyetli ve sürdürülebilir ABD varlığını mümkün kılan“ yörüngeli bir ticari uzay istasyonu yaşam alanı gelişimi olan Outpost’u önerdi. ”

Araştırmanın ana araştırmacısı Mangiuca, “Tüm bu ortaklara ihtiyacımız vardı, çünkü düşük Dünya yörüngesinde ticari olarak geniş, ticari olarak tedarik edilen bir platformda başarılı bir pazar olmasını gerektiren hayal edebileceğimiz hizmetlerin tam ekosistemini temsil ettiler” dedi. “[Onlar] donanım tedarikçilerini, servis sağlayıcılarını ve ticari kullanıcıları temsil ediyordu. Odak noktamızın çoğu, şu anda bu platformlardan ne tür pazarlar gördüğümüz ve ticari olarak uygulanabilir olmaları gerektiğine odaklandı. Otomasyon… düşüncelerimizi çok fazla etkiledi. ”

LEOCOM’dan kritik bir öneri, sektörde özel finansman ihtiyacıydı. Bugün uzayda araştırmaların çoğu NASA tarafından finanse ediliyor. Bu, kendi başına olumlu bir şeydir, ancak bu fonlar uzay bilimini gerçekten başlatmak için gereken tüm ihtiyaçları karşılayamaz. Bunun yerine, mikro-yerçekiminde yapılan araştırmalardan – biyofarmasötik sektörü gibi – yapılan araştırmalardan faydalanabilecek sektörlerden fon sağlamak, mikro-yerçekimi araştırmalarını 1970’lerin laboratuvarından tam otomatik, en gelişmiş tesislere taşımak için kritik öneme sahip olacaktır.

Yatırımcıları Gemiye Almak

Özel finansmanı engelleyen en büyük sorunlardan biri, insanların zaten var olan yeteneklerin farkında olmadıklarıdır. Clunky, yavaş sistemler kullanılarak yapılan gerçekten etkileyici araştırmaları bilmiyorlar – büyük olasılıkla kullanılabilecek ve Blaber’in kök hücre araştırması gibi sağlık hizmetini ileriye götürecek araştırmalar.

Yatırımcıların ve şirketlerin iş modelini anlamaları da güçtür. Roket fırlatma araçlarının yük teslimini kolaylaştırmaktan farklı olarak, uzayda otomasyonun finanse edilmesi için ROI açık değildir. “Bilim mühendislik kadar sezgisel değil” diyor Carruthers, bu nedenle “PowerPoint roketleri” dedikleri gibi, özellikle SpaceX’in başarısının hakim olduğu bir manzarada, bir tutam içinde savunmak ve para almak kolay Mavi Kökenli’nin vaadi.

Mürettebatın ISS’de yaşadığı mikro gravite kemik ve kas kütlesi kaybına yol açıyor. Koruyucu veya koruyucu ilaçlar üzerinde yapılan araştırmalar sadece ISS ekibine yardımcı olmakla kalmayıp, aynı zamanda şu anda dünyadaki osteoporozu veya diğer kas-iskelet sistemi rahatsızlığı olan insanları da destekleyebilir.
Mürettebatın ISS’de yaşadığı mikro gravite kemik ve kas kütlesi kaybına yol açıyor. Koruyucu veya koruyucu ilaçlar üzerinde yapılan araştırmalar sadece ISS ekibine yardımcı olmakla kalmayıp, aynı zamanda şu anda dünyadaki osteoporozu veya diğer kas-iskelet sistemi rahatsızlığı olan insanları da destekleyebilir. Görüntü Kaynak NASA

Bununla birlikte, bazı büyük biyofarmasötik oyuncular yakaladı. Merck’teki Yapısal Kimya Baş Bilimcisi Paul Reichert , 1993’ten bu yana Merck için mikrogravite proteinlerini kristalleştiriyor. Mikrogravite içinde yetişen protein kristalleri daha büyük ve daha saf bir büyüme eğiliminde olduğundan, yapısal olarak depolanmanın nasıl geliştirileceğini bulmak için kullanılabilirler. -fragile ilaçlar ve ilaç dağıtımını iyileştirmek için. Aslında Merck’in ilacı Keytruda , mikro gravite konusunda optimize edildi. Uyuşturucu şirketleri Novartis ve Eli Lilly aynı zamanda mikro gravite araştırmalarına da yatırım yaptılar ve Amgen’in osteoporoz ilacı Prolia, FDA onayından önce Space Shuttle’da farelerde test edildi .

Merck, Novartis, Eli Lilly ve Amgen’den daha fazla özel yatırım yapmak NanoRack’lere ve ticari ortaklarına uzay bilimlerini otomatikleştirme konusunda yardımcı olmak için kritik öneme sahip olacak. Bu olduğunda, mikro yerçekimi araştırmalarında ve dolayısıyla insan sağlığında heyecan verici bir dönüşüme tanıklık edeceğiz – bunlardan kemiklerimize kadar tamamen hissedilecek.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir