耐放射線性：新技術が宇宙飛行におけるバイオ医薬品の新たな道を開く

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現在、国際宇宙ステーションに搭載されている装置は宇宙で大腸菌を培養することができ、長期宇宙飛行中にバイオ医薬品を製造する新たな道を切り開くことになる。学術誌「npj Microgravity」に掲載された研究では、宇宙ステーションの機器を地上でシミュレーター化して大腸菌を培養し、既存の方法よりも宇宙旅行に適した方法で大腸菌を培養できることを実証した。宇宙で微生物をうまく増殖させることができれば、宇宙飛行士はそれを使って必要に応じて医薬品を作ることができるようになるだろう。

「補給が不可能な長期ミッションで生き残るためには、これが非常に重要になる可能性がある」と、レンセラー工科大学生物科学部の教授で論文の主任著者であるリチャード・ボノコラ氏は述べた。 「ここで私たちが問うているのは、宇宙で微生物を育てるより良い方法はあるかということだ」せん断力の作用下では、それが非常に可能であることが分かりました。有望な結果が得られたため、研究チームは宇宙ステーションでも同様の実験を実施したいと考えている。研究チームは、分子生物学の主力である大腸菌から始め、最終的にはこの装置を使って放射線耐性微生物を培養したいと考えている。

これにより、開発中の医薬品を、製造プロセス中に宇宙に常に存在する放射線から保護できるようになります。大腸菌のような細菌は成長するために酸素を必要とし、液体培地中の細菌に空気を送り込むための標準的な方法は、液体の容器を載せたプラットフォームを水平に振動させる機械であるオービタルシェーカーを使用することです。振動子は重力を利用してフラスコ内の液体を回転させ、液体を上下させて酸素を液体と混合するが、2019年7月に宇宙ステーションに送られたような機器ははるかに優れた働きをする。

レンセラー大学のアミール・ヒルサ教授の研究にヒントを得てNASAが開発したこの装置は、せん断力を利用する。せん断力とは、2つの物体が反対方向に押す境界で発生する力で、プレート間の断層線で発生する力に似ている。この装置は注射器を使用して液体を一滴注入し、泡を形成します。バブルの片側は固定リングに取り付けられ、もう片側は回転できる細いリングに取り付けられています。回転リングは泡の表面にせん断力を発生させ、泡の内容物を回転させます。このせん断機は現在、せん断応力がアミロイド線維に与える影響を研究するヒルサ氏の実験に使用されている。

アミロイド線維は、糖尿病、アルツハイマー病、パーキンソン病などの神経変性疾患に関連するタンパク質の塊です。地球上で、ボノコラはナイフエッジ粘度計を使用した。これはヒルサのチームが設計した機器で、金属管の先端が皿の中の液体の表面上で回転し、せん断力をシミュレートする。宇宙の機器の回転リングに似ている。この実験では、ナイフエッジ粘度計と軌道振動子を異なる速度で使用して、通気時の細菌の増殖をテストしました。より高速になると、ナイフエッジ粘度計を通して通気された細菌は、軌道振動子の速度に近い成長率を示しました。

低速でも、せん断力により、機械的換気のないサンプルよりも細菌サンプルの増殖が促進されました。これは微生物を培養する実行可能な方法であり、新たな研究によって、宇宙ステーションなどのより現実的な環境で検討する必要のある新たな道が開かれつつある。 「宇宙での医薬品製造は、人類を安全に太陽系深部へ送り込むための私たちの取り組みの重要な要素であり、この研究はその目標を達成するための基礎となる」と理学部長のカート・ブレイマン氏は語った。リックとアミールのチーム間の成功したコラボレーションは、私たちの宇宙探査との長年にわたるつながりを証明するものであり、レンセリアで私たちが誇りを持って育んでいる学際的研究の「壁の低い」文化の多くの例の 1 つです。

ボコパーク |研究/出典: レンセラー工科大学

参考ジャーナル: npj Microgravity

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