En el entorno de microgravedad de la órbita terrestre baja, hay muchos más experimentos y oportunidades de investigación que pueden tener lugar en los campos de la ciencia médica y el desarrollo de tecnologías biomédicas que pueden beneficiarnos en tierra.
Eso es porque microgravedad realiza alteraciones en organismos como bacterias y virus humanos, ADN e incluso transforma la forma en que funcionan las células, lo que permite a los astronautas realizar investigaciones que no serían posibles en otros lugares. Pero los astronautas en el Estación Espacial Internacional (ISS) no sólo están realizando experimentos; también son el foco de algunas investigaciones. Se siguen estudiando los impactos en la salud de los astronautas con el objetivo de mejorar la atención y el tratamiento de problemas asociados con el envejecimiento, la osteoporosis, la cicatrización de heridas y más.
Para obtener más información sobre esta área de investigación de vanguardia, Space.com tuvo la oportunidad de hablar con astronauta veterano de la NASA Dr. Tom Marshburn, ahora el Director médico de Sierra Spacesobre lo que ha visto a lo largo de los años y cómo los vuelos espaciales continúan allanando el camino para el avance de las capacidades médicas.
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Thomas Marshburn es un veterano de tres vuelos espaciales, STS-127, Expedición 34/35 y Expedición 66/67 como parte de Crew-3. Antes de convertirse en astronauta, el Dr. Marshburn se desempeñó como cirujano de vuelo, asignado a las operaciones médicas del transbordador espacial y al programa espacial conjunto de EE. UU. y Rusia y, finalmente, se convirtió en líder de operaciones médicas de la Estación Espacial Internacional. Se desempeñó como piloto de la misión SpaceX Crew-3 de la NASA a la Estación Espacial Internacional, que se lanzó el 10 de noviembre de 2021.
Space.com: ¿Cómo le ayudó su formación y educación temprana a entrar en el campo de los vuelos espaciales y la medicina?
Marshburn: Tengo una licenciatura en ingeniería que fue esencial para poder pensar en la medicina de una manera más sistémica, lo cual es esencial para trabajar en el programa espacial comunicándome con los ingenieros todo el tiempo. También es necesario encajar en un sistema; una nave espacial tiene que trabajar principalmente para mantener a la gente viva y trabajando de manera eficiente. Estuve en medicina de emergencia, incluso como asistente durante diez años, antes de unirme al cuerpo de astronautas y eso incluía ser cirujano de vuelo para la NASA trabajando en control de misión.
Creo que toda esa experiencia me ayudó mucho en el espacio porque cuando estás allí, estás haciendo muchas cosas. Eres plomero, electricista, mecánico, haces caminatas espaciales, ciencia, un poco de mantenimiento. Entonces, comprender cómo funciona el control de la misión y las decisiones que deben tomar marca una gran diferencia no solo desde el punto de vista de las habilidades sino también desde el punto de vista de la comunicación.
Space.com: Ha habido tantos avances y cambios desde entonces, ¿qué has observado ahora que has trabajado tanto en la Tierra como en el espacio en la ISS?
Marshburn: Centré mis primeras investigaciones médicas en los vuelos espaciales en temas relacionados con la fisiología espacial, así que para mí eso no ha cambiado demasiado. Trabajando con Espacio Sierrapoder fabricar e investigar en el espacio para acelerar realmente lo que sucede en sus laboratorios, ha sido revelador.
Todos Descubrimientos de la ISS que se están haciendo sobre cómo cambia la vida a nivel celular cuando se eliminan los efectos de la gravedad, ese despertar ha ampliado enormemente mi apertura sobre lo que puede suceder en el espacio y lo que hay que hacer. Mi experiencia allí arriba y como cirujano de vuelo me ha abierto los ojos a lo que les sucede a los seres humanos cuando vivimos allí durante seis meses o más y cómo eso coincide con el proceso de envejecimiento, excepto que se acelera. Se pueden hacer todo tipo de estudios que tengan que ver con atrofia, debilidad cardiovascular, debilidad neurovestibular… Lo que nos sucede en tan solo unos meses le sucedería a alguien en el terreno durante varias décadas, por lo que la capacidad de estudiar eso para mejorar la atención al paciente sobre el terreno es fascinante.
Space.com: Centrémonos en un ejemplo sobre cómo la investigación que se realiza en el espacio beneficia los problemas médicos que tenemos aquí en la Tierra.
Marshburn: La práctica de la medicina en el espacio influye enormemente en la práctica de la medicina en tierra de una manera muy positiva. Los efectos en el cuerpo humano son profundos y apenas estamos comenzando a comprenderlos; tienen correlaciones directas con cosas que suceden en la Tierra. Es posible que haya oído hablar de la Síndrome neuroocular asociado a vuelos espaciales (SANS) donde la visión cambia. Parece que nuestra presión intracraneal podría ser la culpable, aún no estamos seguros, porque los cambios de líquido se acumulan en el cerebro y aumentan la presión allí que afecta la parte posterior del ojo.
Hay síndromes médicos sobre el terreno que coinciden con eso, por lo que se obtiene una inmensa cantidad de interés y esfuerzo por parte de los médicos para trabajar para resolver ese problema. Todo tipo de indicaciones médicas surgieron de SANS y entienden que hay patrones de flujo mucho mejores en la conexión con la parte posterior del ojo. Están empezando a descubrir cosas como dolores de cabeza inexplicables y por qué les suceden a las personas en el terreno.
Space.com: Me parece muy interesante ver cuántas formas el espacio hace posibles tantas cosas para nosotros aquí en la Tierra. Especialmente cuando se trata del campo médico, no creo que nos demos cuenta de cuántas cosas que forman parte de nuestras vidas provienen de la investigación que fue posible gracias a los vuelos espaciales.
Marshburn: Escáneres TAC, ese software para hacer ese trabajo tan complejo de fusionar todas estas imágenes en una representación 3D del interior de nuestros cuerpos, que provino del módulo de aterrizaje lunar del programa Apolo. Otro ejemplo fue un hermoso experimento en el que participé cuando analizábamos el flujo capilar. En la estación espacial, estábamos rastreando fluidos a través de todas estas diferentes formas y canales y resulta que pequeños volúmenes de fluido de picolitros en el suelo actúan igual que los fluidos en el espacio. Esto nos ha permitido hablar con algunos grupos que están desarrollando la capacidad de colocar una máquina de laboratorio de gran tamaño en un solo chip. Son capaces de redirigir el flujo de una sola gota de sangre porque eso es todo lo que se necesita para muchos de los análisis que se deben realizar. Ha dado lugar a dispositivos que se han utilizado, la última vez que lo comprobé, en África para diagnosticar el VIH en poblaciones y muchas otras aplicaciones.
Space.com: Algunos de los descubrimientos también provienen de la creación de lo que no tienes actualmente en el espacio, y luego usas lo que has creado para ayudar a los médicos en nuestros hospitales. Por ejemplo, no es que se pueda tener una máquina enorme en la ISS como la que tenemos cuando vamos a la sala de emergencias.
Marshburn: No tenemos una máquina de rayos X en el espacio, entonces, ¿cómo podemos hacer diagnósticos por imágenes y cuidar a las personas si es necesario mirar adentro? Empezamos a hacer estudios de ultrasonido en el cuerpo y resulta que se pueden hacer muchas cosas con él.
Fui parte de numerosos estudios sobre el terreno en los que analizaban todos los sistemas del cuerpo; Yo estaba mirando huesos, algunas personas miraban lo que se podía ver en los pulmones. Descubrieron que en realidad se puede rastrear el movimiento del revestimiento de los pulmones, de la pleura y su interfaz con todo el cuerpo del torso y donde están las costillas. Ese descubrimiento, que puede no parecer gran cosa, es una manera maravillosa de detectar el neumotórax, cuando un pulmón recibe aire en ese espacio y colapsa.
Una de las principales causas de muerte de las personas después de un trauma cuando llegan a la sala de emergencias es que tienen un pulmón colapsado y la detección de eso tiene que ser incluso más rápida que su capacidad para enrollar una gran máquina de rayos X y tomar una radiografía. rayo. Esto está completamente relacionado directamente con la investigación de vuelos espaciales: coloque una sonda de ultrasonido en alguien que tenga un pulmón colapsado, introduzca una aguja, deje salir el aire y salve al paciente. Se llama examen superior de Evaluación Enfocada con Sonografía en Trauma (FAST) para incluir el neumotórax y ahora es parte de la práctica en los EE. UU. y en todo el mundo.
Space.com: A partir de esa pregunta, no hay un hospital completo con recursos ilimitados en la ISS, por lo que puedo imaginar que hay desafíos y formas en las que ha tenido que adaptarse para realizar la investigación que ha estado realizando.
Marshburn: Pensamos en eso todo el tiempo. En la órbita terrestre baja, tenemos acceso a expertos en tierra. En qué ha resultado esto: ¿se puede tomar a un geólogo, un piloto de pruebas o un médico que no haya ejercido durante 10 años y pedirles que hagan algo eficaz en el espacio? Necesitamos un sistema completo por lo que es algo limitado. Por ejemplo, no tengo un quirófano, pero maximizar nuestras capacidades de televideo para diagnóstico por imágenes a través de ultrasonido y guía remota ha dado como resultado que se hayan utilizado algunas técnicas.
El otro paso es, especialmente a medida que avanzamos hacia Marte, no podremos tener una conversación en tiempo real como la que estamos teniendo ahora. Podría ser IA empaquetada para hacer [medical literature] busca y proporciona una manera que sea comprensible y accesible de inmediato para las personas en un vehículo remoto que no tiene acceso a otros recursos de la Tierra. Descubrir eso también ayudará a los médicos en una sala de emergencias interurbana concurrida. Puede llevar media hora investigar en una computadora portátil para obtener una respuesta médica a una pregunta y la IA ciertamente ayuda con eso, por lo que maximizar la capacidad para vuelos espaciales remotos será un gran problema.
Space.com: Ha pasado un tiempo de su carrera en la ISS investigando en el espacio, entonces, ¿cómo se ve ahora estar de regreso al otro lado de las cosas en la Tierra y trabajando para Sierra Space? Qué es lo que más esperas?
Marshburn: Una cosa es ayudar a construir un programa de vuelos espaciales tripulados y otra es maximizar realmente el laboratorio que vamos a instalar dentro de nuestro destino, un gran hábitat expandible que lanzaremos en unos años. Me he puesto el sombrero de tripulación para trabajar con los científicos y el equipo de desarrollo empresarial para explicar qué podría hacer una persona una vez que tengamos un astronauta a bordo y qué se puede hacer automáticamente. No hemos abordado todas las ventajas de trabajar en el laboratorio donde no hay efecto de la gravedad porque estás en órbita.
Lo que esto significará para el futuro de la medicina y el tratamiento de las personas será una aceleración del desarrollo de fármacos. Puede cultivar cristales perfectos sin que el crecimiento del cristal se vea afectado por defectos o gravedad. Se pueden cultivar cristales perfectos de proteínas para que las empresas principales puedan identificar todos los sitios de esa proteína que son los sitios efectivos y desarrollar medicamentos que sean mucho más específicos y mucho más efectivos. Ya está hecho, sólo pequeñas piezas, y lo haremos a gran escala. Una vez que vuelvas a poner el cristal Tierraluego puedes cultivar más cristales que coincidan con ese para poder desarrollarlo a escala industrial.
La otra cosa fascinante son las células individuales afectadas por la gravedad, la estructura del citoesqueleto cambia y eso cambia la expresión de todas las células. Convierte las células cancerosas en células de crecimiento realmente rápido y, en cierto modo, algunas bacterias se vuelven mucho más peligrosas para los humanos.
Lo que eso nos permite hacer es acelerar el ritmo de desarrollo de vacunas y medicamentos contra el cáncer. Estamos asociados con Cable rojo quien hizo fragmentos de esto en la ISS y lo demostró, así que vamos a hacer todo ese trabajo a mayor escala.
En realidad, estamos cultivando órganos, así que puedes imaginar lo que eso significaría, no sólo poder regenerar un órgano para alguien, sino también probar 1.000 perturbaciones diferentes del agente quimioterapéutico y descubrir qué es realmente peligroso para el órgano, qué es lo que realmente pasa. y es eficaz. Construir tejido humano, ese es realmente el futuro de lo que haremos dentro de nuestras estaciones espaciales.