El modelo de espacio como servicio de Space Tango está llevando a cabo experimentos de microgravedad en la Estación Espacial Internacional. Aprenda cómo pueden impulsar nuevas innovaciones en medicina.
Temprano en la mañana del domingo 19 de febrero de 2019, una pandilla de una docena de espectadores -incluyendo dos estudiantes de secundaria, dos asesores académicos y un equipo de ingenieros- se reunieron en la recientemente renovada plataforma de lanzamiento 39A en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Cabo Cañaveral, FL, preparándose ansiosamente para el lanzamiento de un cohete.
El cohete que estaban observando -el Falcon 9 de SpaceX- transportaba una carga útil especial de Space Tango, una puesta en marcha que ayuda a empresas e investigadores a diseñar y enviar experimentos a la Estación Espacial Internacional (ISS. El Falcon 9 entregaría la carga útil del grupo a las instalaciones de TangoLab-1 en la ISS. Fue el primer intento oficial de Space Tango de utilizar la ISS para realizar experimentos para investigadores y clientes como parte de su negocio.
«Cuando se aceleró», me dijo Jennifer Carter, «sentimos los tres retumbos sónicos». Carter, subdirector de la Academia de Artesanía para la Excelencia en Ciencias de la Universidad Estatal de Morehead, había sido asesor de los dos estudiantes en el lanzamiento, Danielle Gibson y Will Casto, durante todo el año. Y Michael E. Fultz, profesor asociado de biología en Morehead, fue el mentor de los estudiantes. El grupo trabajó con Space Tango para desarrollar una forma de enviar su experimento de biología cultural a la estación espacial.
¿Por qué lo enviaron al espacio? Querían ver qué pasaría cuando la gravedad fuera eliminada de la ecuación, y qué podría significar para la biología y la salud.
Aquí viene la exomedicina
En 2006, en una pequeña oficina en Lexington, Kentucky, varios científicos e investigadores de la Universidad Morehead, la Universidad de Kentucky, la Universidad de Louisville, la Universidad del Estado de Murray, la Universidad de Western Kentucky, y un puñado de colegios comunitarios, comenzaron a diseñar y construir pequeños satélites orbitales en forma de cubo para enviarlos al espacio. Eran miembros de la organización sin fines de lucro Kentucky Space, LLC, y sus satélites, que comenzaron a lanzar en 2011, eran del tamaño de una caja de pañuelos de papel.
Fue el comienzo de una nueva forma de aprovechar los poderes del espacio exterior, especialmente para innovar en medicina.
Los experimentos comenzaron en 2010, después de que la NASA dijera que eliminaría gradualmente su programa de transbordadores espaciales, lo que ocurrió al año siguiente. Compañías privadas y grupos como Kentucky Space estudiaron cómo podían enviar cargas útiles al espacio. Y con el desarrollo de tecnologías de menor costo, la meta se hizo factible.
En 2010, Kentucky Space se reunió con Barry Blumberg, quien había ganado el Premio Nobel por descubrir el virus de la hepatitis B, y ayudó a desarrollar una vacuna para combatirlo.
«Sabía que una de dos cosas sucedería», dijo Kris Kimel, presidente de Kentucky Space y cofundador de Space Tango. «La reunión iba a ir muy bien o muy mal», dijo. «Terminó yendo muy bien, y se convirtió en un gran defensor y partidario.»
Fue entonces cuando el grupo acuñó la frase «exomedicina», para el estudio de cómo los entornos de microgravedad afectan a la biología.
«Pensamos en ese término como la investigación, el desarrollo y la comercialización de soluciones médicas en el entorno de la microgravedad en el espacio, para aplicaciones en la Tierra», dijo Kimel.
A medida que Kentucky Space comenzó a construir tecnología para la ISS, comenzó a entender más acerca de un entorno de microgravedad -donde las personas y los objetos parecen ingrávidos, aunque todavía hay una pequeña cantidad de gravedad en funcionamiento- y cómo afectó lo que enviaron al espacio.
En 2014, Kimel y Twyman Clements -que comenzaron como pasantes en la empresa fundada por Kentucky Space- fundaron Space Tango, la spin-off con fines de lucro de Kentucky Space, basada en un modelo de espacio como servicio.
¿Qué es TangoLab?
Clements y un equipo de ingenieros eléctricos, mecánicos, informáticos y biomédicos se pusieron a trabajar en el diseño de TangoLab-1, un laboratorio automatizado que lanzaron al espacio y acoplaron a la ISS en agosto de 2019.
«Es un laboratorio», dijo Clements, «pero sin gravedad[normal]. Es un estado de presión, con temperatura ambiente normal. Tienes la electricidad, los circuitos de refrigeración y todo lo demás que tiene un laboratorio normal».
Luego, Space Tango desarrolló TangoLab-2, que tiene un sistema de refrigeración actualizado, y lo instaló en la ISS en agosto de 2019.
«Pasó de un buzón de aspecto caricaturesco a una máquina elegante», dijo Clements.
«Nuestro gran objetivo es permitir la investigación», dijo Clements. «Queremos usarlo como una plataforma para la fabricación, tanto en términos de trabajo médico como de tipo exomédico y en términos de material».
VER: Video: Cómo está impactando el Tango Espacial con base en Kentucky con la microgravedad (ConsejoTecnologico.com)
El laboratorio es sencillo de instalar para los astronautas. «Conectan estas tarjetas grandes que parecen como si estuvieras poniendo memoria RAM en un ordenador, las deslizan, y eso es todo», dijo Clements. «Cerraron la puerta y la abrieron.» Desde allí, Space Tango puede controlarlo desde tierra.
Lo que los experimentos de investigación en el espacio podrían revelar
«La gravedad es un parámetro físico, como la temperatura y la presión y todas estas otras cosas», dijo Clements. «Y lo estamos aprovechando. Eso obviamente tiene una gran importancia para el funcionamiento de las cosas».
Kimel y Clements querían asegurarse de que lo que se construyera fuera compatible con los experimentos biológicos. «Eso nos abrió la puerta, lo que nos sorprendió bastante», dijo Kimel. La mayor parte del trabajo que se había hecho en el espacio se había centrado en la salud de los astronautas, dijo. Además de eso, dijo Kimel, fue mayormente episódico y basado en donaciones.
«Cuando quitas la gravedad de la ecuación, lo que encuentras es que básicamente todas tus suposiciones sobre cómo operan los sistemas biomédicos, organismos, genes, etc., salen por la ventana.» Kris Kimel, cofundador de Space Tango
«Nos dimos cuenta, Dios, realmente no sabemos mucho sobre cómo funcionan los sistemas biológicos y físicos fuera de la gravedad», dijo Kimel. «Hay cuatro fuerzas primarias en la naturaleza: La fuerza débil, la fuerza fuerte, el electromagnetismo y la gravedad», dijo. «Cuando quitas la gravedad de la ecuación, lo que encuentras es que básicamente todas tus suposiciones sobre cómo operan los sistemas biomédicos, organismos, genes, etc., salen por la ventana.»
Kimel y Clements estaban interesados en las aplicaciones de la exomedicina en la Tierra. ¿Cómo podría la investigación en microgravedad conducir a descubrimientos y mejores tratamientos? Prevén tres áreas de interés:
1. Comportamiento en el espacio: Cuando se colocan moléculas, células, tejidos o compuestos de drogas en el espacio, «se obtienen resultados que nunca se esperaría ver o que nunca se verían en la Tierra», dijo Kimel. «Eso te da nuevas ideas sobre cómo funcionan esos sistemas, lo que puede conducir a nuevos tipos de intervenciones.»
Una expresión génica en el espacio, por ejemplo, podría ser diferente de la que se ve en la Tierra. Al probarlo en el espacio, se puede ver si existe la posibilidad de una expresión génica, y una posible forma de tener la misma reacción en la Tierra.
2. Productos biológicos e intervenciones: Kimel ve un gran potencial en los productos biofabricados fabricados en el espacio para su uso en la Tierra.
3. Tratando condiciones en el espacio: Esto puede ser «un poco más allá», admitió Kimel. Pero, «tal vez ciertas condiciones, o personas, son tratadas más efectivamente por cosas en órbita más baja de lo que lo serían en la Tierra, sólo porque los cambios sistémicos en el cuerpo son tales que tal vez usted obtendría una reacción diferente, o los medicamentos que no funcionan en la Tierra tienden a funcionar en el espacio debido a esos cambios en la microgravedad».
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Ejemplos de exomedicina
Para el lanzamiento en febrero de 2019, Space Tango trabajó con investigadores de Morehead, el International Space School Educational Trust (ISSET) y la Universidad de Tufts.
Esto es lo que los estudiantes e investigadores querían aprender.
El comportamiento de las células de músculo liso en el espacio podría llevar a tratamientos para enfermedades cardiovasculares
El proyecto Morehead se centró específicamente en el primer tipo de comportamiento de examen de experimentos en el espacio. El grupo estaba interesado en las células de músculo liso, uno de los tres tipos de células musculares humanas, que alinean las arterias y las venas.
El músculo liso es el único tipo de músculo en el que no sabemos cómo se contrae a nivel celular», me dijo Carter, «así que lo que estamos haciendo es enviar las células del músculo liso al espacio en la ISS y darles un período de aclimatación sólo para que se acostumbren al entorno». Eso, en sí mismo, nos da datos porque estamos viendo cómo el músculo liso reacciona en el espacio sin gravedad como factor organizador de los procesos y la organización celular». Luego, dijo, las células se «contraen» con un estimulante, se congelan y se envían de vuelta a la Tierra para su análisis.
«El envío a la ISS proporciona una nueva plataforma», dijo Carter. «[En microgravedad] estás eliminando un factor que puede o no influir en resultados pasados, y estás permitiendo que salga a la luz nueva información.» Al trabajar con Space Tango, los estudiantes podrán ver un video en vivo de la contracción de la célula y acceder a datos casi en tiempo real.
¿Por qué es importante el comportamiento del músculo liso? «Su músculo liso juega un papel muy importante en la determinación de su presión arterial y en la afección de afecciones como la hipertensión», me dijo Gibson. «Sin embargo, el tratamiento ahora implica ensayo y error, así que no saben exactamente cómo estos tratamientos de presión arterial están afectando la contracción del músculo liso y cómo eso lo está cambiando». Pero a través de ensayos como estos, apuntó, se podría aprender el comportamiento del músculo liso, con el objetivo de encontrar maneras de manipularlo.
En un estado como Kentucky, donde las enfermedades cardiovasculares fueron responsables de un tercio de todas las mortalidades en 2005, según el Programa de Prevención de Enfermedades Cardiacas y Accidentes Cerebrovasculares de Kentucky, es un asunto que no debe tomarse a la ligera.
Lo que las moscas de la fruta en el espacio nos enseñan sobre la enfermedad de Parkinson en la Tierra
En el ISSET, una organización con sede en el Reino Unido que trabaja con estudiantes de diferentes universidades, Julie Keeble ayuda a los estudiantes en un programa llamado Mission Discovery. Los estudiantes colaboran con astronautas retirados e ingenieros de la NASA para desarrollar un experimento que pueden enviar a la ISS, y el equipo con el mejor proyecto realmente consigue enviar el experimento al espacio.
Con Space Tango, «la automatización es fantástica, y los sensores que tienen son brillantes», me dijo Keeble. «Podemos adquirir grandes cantidades de datos, así que tuvimos ciertos experimentos que funcionaron muy bien dentro de una configuración similar a un cubo de Space Tango.»
Keeble, que tiene formación en farmacología, está interesado en la cristalización de proteínas en el espacio. «Las proteínas cristalizan mucho mejor en la Estación Espacial que en la Tierra», dijo. «La industria farmacéutica ha estado bastante involucrada con este principio, porque si se cristaliza una proteína de forma muy efectiva, es mucho más fácil identificar su estructura tridimensional». Una vez que eso suceda, apuntó, se puede intentar desarrollar tratamientos para combatirlo.
Los estudiantes del ISSET tuvieron una idea para un experimento de microgravedad utilizando moscas de la fruta. Para aprender sobre los trastornos del movimiento, utilizaron una forma mutante de mosca de la fruta, o Drosófilos con alas deformadas. La idea era tratar de imitar los síntomas de la enfermedad de Parkinson.
Para explorar este fenómeno, los estudiantes pudieron monitorear el comportamiento de una mosca de la fruta similar en la Tierra. «La belleza de la configuración de Space Tango es que se puede tener más o menos una monitorización continua», dijo Keeble.
«Hay miles de laboratorios en la Tierra que trabajan para encontrar soluciones médicas», dijo Keeble. «Entonces tienes dos laboratorios en el espacio que trabajan en estas cosas. Hay tanto potencial para encontrar soluciones a problemas médicos en la Tierra.
Es sólo encontrar los experimentos adecuados y acceder a la Estación Espacial para hacerlo».
Cómo la regeneración de los platelmintos en el espacio tiene lecciones para el tratamiento del cáncer en la Tierra
En la Universidad de Tufts en Medford, MA, el biólogo Michael Levin se interesó en la configuración de Space Tango y fue uno de los primeros en trabajar con Clements y Kimel para desarrollar experimentos para el espacio.
«Sentimos que era una oportunidad única», dijo Levin. «Es muy difícil subir cosas allí. Así que dijimos:»Sí, absolutamente», diseñaron un experimento y nos ayudaron a llevarlo al espacio, donde permaneció durante cinco semanas, y luego regresó».
Levin está interesado, específicamente, en la medicina regenerativa y para estudiar esto, utiliza gusanos planos, que tienen una extraordinaria capacidad de autocuración.
El grupo experimentó con el corte de gusanos planos en piezas -cabezas, piezas intermedias y colas- para ver cómo se regeneraban en el espacio. El resultado fue que a todas las colas les salió cara, y a todas las cabezas les salió cola. Y un gusano de cada 15 creció dos cabezas desde el fragmento medio, un resultado que, según Levin, es extraordinariamente raro en los eventos de regeneración normales.
De acuerdo con Levin, los resultados de este tipo de experimentos podrían conducir a curas para el cáncer y formas de cultivar nuevas extremidades, reparar las médulas espinales y corregir problemas de desarrollo en los embriones. «Si entendiéramos lo que sucede con estos gusanos, tendríamos las respuestas a casi todas las preguntas que tenemos sobre medicina y biología», aseguró Levin. «Estas cosas son increíbles.»
«Resulta que algunos de los cambios que sufrieron estos gusanos por estar en el espacio son cambios a largo plazo, por lo que vamos a seguir analizando, probablemente durante años», dijo.
«La idea de que podríamos hacer un experimento en el espacio, nunca pensé que sería factible», dijo Levin.
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La investigación en el espacio como oportunidad de negocio
Por supuesto, hacer experimentos en el espacio no es nada nuevo. Tiene una larga historia, comenzando en 1957, cuando los rusos lanzaron un perro al espacio en el Sputnik 2. Y durante décadas, se han llevado a cabo estudios biológicos de todo tipo, desde plantas y hormigas hasta cultivos celulares y experimentos de ciencias de los materiales. Ahora, sin embargo, parece diferente.
«No era sólo una idea en una pizarra, en realidad estaban ejecutando en su contra.» Howie Diamond, capitalista de riesgo
No sólo los avances tecnológicos han revolucionado lo que es posible lograr en estos experimentos, en términos de sensores, monitoreo, cámaras y potencia de computación, «la otra cosa que es diferente ahora es simplemente que conocemos mejor las preguntas que hacer», dijo Levin. «Así que tenemos cada vez mejor tecnología, mejor instrumentación, más conocimiento de lo que es y cómo analizar estas cosas.»
Y un factor clave en el éxito del laboratorio de Space Tango es que en el pasado, la mayoría de las misiones eran «una y terminadas», dijo Levin, «en el sentido de que hay que subir algo, hay que bajarlo cuando se vuelve a bajar». Pero con la ISS, existe el potencial para experimentos a largo plazo.
Cuando Space Tango comenzó a trabajar en la ISS, Clements dijo que «era una locura lo complicado que era para los investigadores, o para una compañía, hacer algo. La industria espacial es una de las pocas industrias que atribuye su complejidad a sus clientes», dijo. «Era muy difícil para la gente hacer algo allá arriba.»
Clements vio una necesidad, ya que el mercado no estaba siendo atendido, y la oportunidad de ofrecer una oportunidad única.
«Si vendes esto como una `oportunidad espacial’, la gente instantáneamente pone barreras mentales acerca de lo difícil que es, o quieren hablar acerca de `¿aterrizaremos en la luna? Clements dijo. «Pero si se habla de ello como una especie de cosa de la física – sobre el aprovechamiento de la microgravedad, ¿y qué es lo que hace eso? ¿Cómo cambia eso su proceso? Entonces se convierte en un argumento de venta más fácil. Definitivamente creemos que hay nuevos parámetros, y eso es lo que TangoLab-1 construyó.
«
VER: Fotos: Laboratorio autónomo de Space Tango en la Estación Espacial Internacional (ConsejoTecnologico.com)
Space Tango ya había volado media docena de misiones relacionadas con la exomedicina, pero se llevaron a cabo en pequeños laboratorios que subían y volvían, o eran el laboratorio de otra persona, no su propio laboratorio estacionario en la ISS. En TangoLab-1, que es permanente, pueden realizar 21 tipos diferentes de experimentos en cualquier momento.
Para ello, Space Tango estableció un acuerdo de Space Act con la NASA en junio de 2019, lo que significa que puede operar su plataforma en la ISS. No fue fácil de conseguir, y sólo unas pocas empresas lo tienen actualmente.
Clements y Kimel no son los únicos que ven la enorme oportunidad de negocio potencial que la experimentación en el espacio podría ofrecer a las empresas privadas. Howie Diamond, un capitalista de riesgo con sede en San Francisco, ha estado trabajando con Space Tango desde 2015. «Sólo admiraba su ajetreo», dijo. «No era sólo una idea en una pizarra, en realidad estaban ejecutando en su contra.»
Diamond ve el espacio como una gran oportunidad para los negocios.
«Al crecer, ves el espacio como un destino», me dijo Diamond. «Ahora, lo ves como un recurso, y lo ves como un recurso viable. Piensa en:»¡Vaya! ¿Cómo aprovechamos este recurso para resolver los grandes problemas de la Tierra?
«Parece muy de ciencia ficción», dijo Diamond, «pero en realidad está sucediendo. Es un mercado dinámico y maduro.
«Hay mucho dinero en este sector», dijo Diamond. «Creo que se invirtieron 15.000 millones de euros a través del sector privado en la vertical espacial comercializada. 5.000 millones de euros vinieron de los VC, la mayoría en los últimos tres años». También lo ve como un área que se mueve más rápido que otros sectores de la tecnología, como la realidad virtual. «La comercialización del espacio está mucho más avanzada y es mucho más dinámica e innovadora que la realidad virtual», dijo, «y se aplica de forma más práctica».
«Esta industria ha estado al abrigo de la competencia durante mucho tiempo, durante décadas», dijo Diamond. «Nunca hubo un boom en el espacio porque era muy difícil llegar allí. Era tan caro». La caída en el costo ahora, dijo, está llevando a mucha competencia.
Y más competencia podría llevar a más avances en exomedicina. «Con compañías como NanoRacks y Space Tango haciendo que sea accesible comercialmente para hacer esto, va a abrir enormemente este campo de la exomedicina a medida que pase el tiempo», dijo Keeble.
¿Qué sigue para Space Tango?
En noviembre de 2019, la misión OA-8 de Space Tango lanzó una nave espacial llamada Cygnus (del fabricante aeroespacial Orbital ATK) en órbita y atracó en la ISS. Cygnus es esencialmente una nave espacial no tripulada que transporta suministros, carga y experimentos de la tripulación. Cygnus se convirtió en el nuevo lugar para albergar un experimento llevado a cabo por la organización sin fines de lucro Higher Orbits que examina los efectos de la radiación. La misión OA-8 también entregó cuatro cargas útiles adicionales a TangoLab-2.
Space Tango también envió cuatro cargas útiles en su misión SpX-13 en diciembre de 2019, una de las cuales fue un experimento de Anheuser-Busch para aprender a producir la exposición de semillas de cebada y el proceso de germinación, con el objetivo de ser un día la primera compañía en fabricar cerveza en Marte. Space Tango enviará cargas útiles en su misión SpX-14 a principios de abril de 2019; incluirá otro experimento de Anheuser-Busch y varios otros experimentos. La compañía planea continuar sus misiones en un futuro previsible.
Más que nunca, Kimel ve el espacio como una importante frontera inexplorada de la medicina en la que buscar soluciones biomédicas. «No estamos haciendo ninguna afirmación grandiosa», dijo. «No estamos diciendo que vamos a curar el cáncer en dos semanas. Lo que estamos diciendo es que básicamente es desconocido. Es un primer paso importante en el descubrimiento.
«¿Y si el próximo avance médico no está en el planeta Tierra?»
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