En dat brengt bemande missies naar Mars weer een stap dichterbij.

Al enige tijd fantaseren vooraanstaande ruimteagentschappen en -bedrijven over bemande missies naar Mars. NASA is van plan rond 2030 een eerste menselijke missie naar de rode planeet te ondernemen. En als het aan SpaceX ligt, komt ‘ie er al eerder. Er komt echter een hoop bij kijken als we daadwerkelijk naar deze verre planeet willen afreizen. Niet op de laatste plaats omdat ons lichaam niet echt gemaakt is voor zo’n tripje naar Mars. Onze botten verliezen bijvoorbeeld behoorlijk massa. Maar een kom ‘wondersla’ zou weleens uitkomst kunnen bieden.

Botverlies
Met de huidige technologie zou het zo’n 10 maanden duren om met een bemand vaartuig de rode planeet te bereiken. Tel daar de terugreis en een verblijf van een jaar op Mars bij op en je komt al gauw uit op een driejarige missie, waarbij astronauten langdurig aan de microzwaartekracht van de ruimte worden blootgesteld. Ondertussen weten we dankzij bemande missies naar het ISS dat je botten er van zo’n ruimtereis niet echt op vooruitgaan. Sterker nog; door het gebrek aan zwaartekracht verliezen botten langzaam maar zeker massa, waardoor de kans op botbreuken toeneemt.

Dat zit zo
Uit eerdere studies is gebleken dat astronauten op lange ruimtemissies gemiddeld meer dan 1 procent van hun botmassa per maand verliezen. Waarom dat zo is? “Normaal gesproken worden de botten in ons lichaam voortdurend afgebroken en hervormd,” legt onderzoeker Kevin Yates in gesprek met Scientias.nl uit. “Calcium speelt een belangrijke rol bij de aanmaak van botweefsel. De balans van deze processen wordt echter bij microzwaartekracht verschoven. Het resultaat onder aan de streep is een verlies van botmassa. De verschuiving vindt waarschijnlijk plaats omdat botten niet langer belast worden door zwaartekracht.”

Botbreuken
Wetenschappers zoeken dan ook al enige tijd naar oplossingen; hoe kan de kracht in botten tijdens lange ruimtereizen behouden blijven? “Het is erg belangrijk om botbreuken te voorkomen,” aldus Yates. “Dit zal namelijk in de ruimte en op Mars slopend en moeilijk te behandelen zijn.” Op dit moment houden astronauten er in het ISS bepaalde strikte trainingsregimes op na, om op die manier te proberen de botmassa op peil te houden. Maar zij verblijven meestal niet langer dan zes maanden in het ISS. Een retourtje Mars neemt veel meer tijd in beslag. En dat betekent dat toekomstige Marsreizigers veel kwetsbaarder zijn voor botaandoeningen, zoals botontkalking. “We zullen dus botverlies met medicijnen moeten behandelen,” stelt Yates. “Lichaamsbeweging alleen is niet voldoende om botverlies te voorkomen.”

Medicijn
Gelukkig bestaat er al wel een remedie. Een medicijn dat een peptidefragment van humaan parathyroïdhormoon (PTH-Fc; een lichaamseigen hormoon) bevat, stimuleert namelijk de botvorming en kan helpen bij het herstel van de botmassa bij microzwaartekracht. Er is echter wel een groot nadeel. En dat is dat dat dit medicijn dagelijkse injecties vereist. Het is echter heel onpraktisch om grote hoeveelheden medicijnen en spuiten mee in de koffer naar Mars te moeten nemen. En dus wilde Yates samen met zijn collega’s een manier vinden zodat astronauten het tijdens hun verre ruimtereizen zelf kunnen produceren.

Sla
En dat is gelukt, zo schrijven ze in een nieuwe studie. In het ISS hebben astronauten al laten zien dat ze in deze beperkte omgeving doodnormale sla kunnen telen. En dus wilden de onderzoekers een transgene sla ontwikkelen die het PTH-peptide tot expressie brengt in een vorm die oraal kan worden ingenomen. Met succes. “We hebben gemodificeerde bacteriën (Agrobacterium tumefaciens) gebruikt om een gen dat codeert voor PTH-Fc in plantencellen te stoppen,” legt Yates desgevraagd uit. “Uit die cellen die door de bacteriën werden getransformeerd, kweekten we hele planten. Die planten produceerden weer zaden waaruit we nakomelingen konden laten groeien. Vervolgens screenden we de transgene slaplanten en hun nakomelingen op de PTH-Fc-productie.”

Deze sla produceert een botstimulerend hormoon dat botverlies in de ruimte kan helpen voorkomen. Afbeelding: Kevin Yates

380 gram per dag
Uit de voorlopige resultaten blijkt dat de planten gemiddeld zo’n 10 tot 12 milligram van het gemodificeerde peptidehormoon per kilogram verse sla tot expressie brengen. Volgens Yates betekent dit dat toekomstige Marsreizigers dagelijks ongeveer 380 gram sla moeten eten om voldoende van het hormoon binnen te krijgen, wat wel een ‘vrij grote salade’ genoemd mag worden. De onderzoekers proberen nu dan ook al deze transgene slalijnen te screenen om de exemplaren met de hoogste PTH-Fc-expressie eruit te vissen. Want hoe hoger de expressie, hoe kleiner de hoeveelheid sla die geconsumeerd hoeft te worden.

Eerste stap
Het zijn veelbelovende resultaten. Met de studie hebben de onderzoekers dan ook de eerste essentiële stap gezet naar een sla die een botstimulerend hormoon produceert. En op een dag zouden astronauten deze sla dus zelfs in de ruimte kunnen kweken. Het enige wat ze hoeven te doen is transgene slazaadjes – die heel klein zijn; er passen een paar duizend in een flesje ter grootte van je duim – in hun koffer te stoppen. Vervolgens kunnen ze op dezelfde manier als gewone sla in de ruimte geteeld worden. Volgens de onderzoekers slaan astronauten op deze manier twee vliegen in één klap; niet alleen helpt het eten van de speciale sla hen sterke botten te behouden, ze kunnen ook nog eens genieten van smakelijke groenten; een welkome verademing van de voornamelijk ingeblikte en gevriesdroogde etenswaar die astronauten nu nog voorgeschoteld krijgen.

Smaak
Hoewel de onderzoekers de sla nog niet hebben geproefd omdat de veiligheid ervan nog niet is vastgesteld, verwachten ze dat deze – net als de meeste andere transgene planten – net zo zal smaken als zijn reguliere tegenhanger. “Ik kan zeggen dat onze transgene sla er in ieder geval uitziet en ruikt zoals normale sla,” zegt Yates.

Voordat de transgene sla de borden van astronauten kan sieren, zijn de onderzoekers van plan eerst nog de PTH-Fc-expressieniveaus te optimaliseren. Dan zullen ze de sla testen op zijn vermogen om botverlies veilig te voorkomen in diermodellen en klinische proeven onder mensen. Het team wil ook testen hoe goed de transgene sla groeit in het ISS en of het daar dezelfde hoeveelheid PTH-Fc produceert als op aarde. Al met al is er nog een lange weg te gaan. Maar veelbelovend, dat zijn de bevindingen zeker. “Ik denk dat het uitkomst kan bieden voor een probleem dat eerst opgelost moet worden voordat mensen met succes langdurige verkenningsmissies kunnen ondernemen,” stelt Yates. En dus zal de transgene sla mogelijk een belangrijke rol spelen in toekomstige bemande verre ruimtemissies.