Wetenschappers van VUmc/VU en ACTA maken zogenoemde paraboolvluchten om kennis te vergaren voor eventuele medische zorg op, en onderweg naar, Mars.
Hoe reageren menselijke of dierlijke cellen in een omgeving waar geen of minder zwaartekracht is dan op aarde? Groeien tumoren harder? Kun je iemand onder narcose brengen in de ruimte? Dat zijn vragen die ten grondslag liggen aan het experiment dat VUmc-onderzoeker Jack van Loon vandaag en morgen uitvoert in een reeks zogenaamde ‘paraboolvluchten’ in Bordeaux. Tijdens een serie duikvluchten met een vliegtuig wordt alles en iedereen aan boord zo’n 22 seconden lang gewichtloos. Met een speciaal ontwikkelde en 3D-geprinte microscoop meten onderzoekers van VUmc/VU en ACTA dan het effect van verlaagde zwaartekracht op botcellen. Met deze kennis kunnen aardbewoners zich voorbereiden op eventuele medische zorg op, en onderweg naar, Mars.
Jack van Loon: “Het experiment is vrij simpel: we willen de verandering van botcellen, vorm en hoogte, meten in relatie tot zwaartekracht of gewichtloosheid. We maken hierbij gebruik van een nieuw type microscoop, die door de onderzoeksgroep van Stefan Witte van VU Natuurkunde is ontwikkeld en extreem compact en licht is, aangezien er geen lenzen in gebruikt worden. Het VUmc 3D Innovation Lab maakte de microscoop pasklaar met een 3D-printer.” Van Loon is bij VUmc en ACTA verbonden aan de afdeling mondziekten, kaak- en aangezichtschirurgie (MKA). Bij ESA is hij zwaartekrachtonderzoeker.
Mechanische krachten
Van Loon: “In de life sciences ontdekken we steeds meer de invloed van de mechanische omgeving, naast de bekende biochemische omgeving. Dit geldt voor het lichaam, zoals de invloed van sport, maar het geldt ook op kleinere schaal: invloed op cellen. Door dit ‘paraboolvluchtonderzoek’ leren we beter begrijpen hoe botcellen zich aan de mechanische omgeving aanpassen en hoe cellen in het algemeen op bepaalde krachten reageren.” Dat is nuttig om te weten omdat bij operaties door MKA-chirurgen de botten, zoals kaken en schedels, weer moeten herstellen en daar spelen ook mechanische krachten in mee.
Ziekte op Mars
“Maar er is meer”, aldus Tim Forouzanfar, hoogleraar mondziekten, kaak- en aangezichtschirurgie: Als afdeling zijn we vooral geïnteresseerd in de invloed van krachtenvelden op botcellen en plaatselijke anesthesie, dit onderzoek is echter ook belangrijk met het oog op de toekomst, als wij aardbewoners naar Mars gaan. Wellicht heeft veranderde zwaartekracht invloed op de werking van medicatie, uitbreiding van infecties in het lichaam. Gedrag van tumorcellen zal mogelijk ook beïnvloed worden door de zwaartekracht. De laatste jaren komen er meer studies naar mechanische eigenschappen van tumorcellen. Dit wetende is de vraag: hoe moeten artsen tijdens een reis naar Mars, of op de planeet Mars, omgaan met het menselijk lichaam bij ziekten? Kun je bijvoorbeeld in de ruimte anesthesie toepassen?” Op de planeet Mars is de zwaartekracht lager, namelijk nog geen 40% van die op aarde.
32 ‘duikvluchten’
Het vliegtuig, een Airbus-310, is speciaal omgebouwd voor de experimenten aan boord. Er zijn zitplaatsen voor circa 40 mensen en verder is het toestel bekleed met witte kussens en gevuld met apparatuur, zoals de 3D-geprinte microscoop. De wetenschappers die meevliegen zijn vooraf uitgebreid medisch gekeurd. Het vliegtuig zal per vlucht 32 keer een paraboolvlucht maken, met bij elke parabool zo’n 22 seconden volledige gewichtloosheid. Het Bio-X experiment is een samenwerking tussen VUmc, VU, ACTA, en ESA-ESTEC in Noordwijk. Met deze samenwerking hoopt Van Loon met collega’s volgend jaar eenzelfde experiment uit te voeren op de XCOR suborbital vlucht in de Mojavewoestijn in Californië. Deze maakt een parabool van geen 22 seconden maar van 4 minuten.