Amyloid fibriller eksperiment opererer ombord på den internationale rumstation

Et nyt eksperiment, der sigter mod at studere mekanikken i amyloidfibriller - en form for proteinaggregation forbundet med sygdomme som diabetes, Alzheimers, og Parkinsons – startede i dag ombord på den internationale rumstation (ISS), ledet af et team på Rensselaer Polytekniske Institut.

Projektet er designet af Amir Hirsa, en professor i mekanisk, rumfart, og atomteknik hos Rensselaer og medlem af Center for Bioteknologi og Interdisciplinære Studier (CBIS). Han ledte efter en måde at studere væskedynamik uden indblanding fra de faste vægge i en beholder, hvilket typisk ville være nødvendigt for at holde en væske, der studeres på Jorden.

Konceptet, som Hirsa kalder en ringklippet dråbe, kræver et mikrogravitationsmiljø, som den, der findes i kredsløb, hvor overfladespænding alene kan holde en dråbe væske sammen. Dette vil give forskere mulighed for at observere virkningerne af stress på protein - i dette tilfælde:insulin.

"Vi forsøger at forstå denne særlige form for proteinaggregering, " sagde Hirsa. "Og vi forsøger at fjerne komplikationen af ​​vægkernedannelse."

Den ringklippede drop-hardware – bygget af NASA og dets entreprenører, og inspireret af Hirsas koncept – inkluderer en sprøjte, der dispenserer en stor dråbe væske bestående af vand og opløst insulin. Når først udleveret, dråben fastgøres til en tynd stationær ring på den ene side af hardwaren, og endnu en tynd ring på den anden side, der kan rotere. Den roterende ring kan spindes for at skære proteinet, signifikant acceleration af dannelsen af ​​amyloidfibriller. Denne tilgang, forskere sagde, giver mulighed for modellering af processer, der sker i kroppen.

"En af de store grunde til, at du vil gå ind i mikrogravitation, er fordi, andet end knogler, der er ingen virkelig solide grænseflader i den menneskelige krop, " sagde Joe Adam, en postdoc i Hirsas laboratorium. "Overfladen af ​​dine celler, dine neuroner, og din hjerne, er flydende grænseflader. Så, hvis vi kan få et system, der har flere af de flydende grænseflader, det vil hjælpe os med at forstå videnskaben bag disse fibrilleringsprocesser."

Forskere testede først dette koncept ombord på ISS i sommeren 2019, og har siden udført yderligere eksperimenter på jorden og i parabolflyvninger for at hjælpe NASA-ingeniører med at foretage væsentlige forbedringer af hardwaren.

"Jeg begyndte nogle indledende designs, ændring af geometrien af ​​dele af den fysiske hardware, " sagde Patrick McMackin, en ph.d.-kandidat i Hirsas laboratorium. "Fra mit arbejde, NASA Marshall endte med at skabe et par forskellige potentielle løsninger til hardwaren, og det er, hvad de testede på deres egne parabolflyvninger."

Ud over hardwareforbedringer, holdet reviderede også prøveformuleringen af ​​insulinproteinet, der vil blive testet om bord på ISS. Denne forskning udføres fortsat i samarbejde med, og med støtte fra NASAs George C. Marshall Space Flight Center.