I campioni di cellule dell’IIT erano a bordo della Stazione Spaziale Internazionale per il progetto PROMETEO, nato per approfondire le conoscenze sullo stress ossidativo, passo fondamentale per future missioni spaziali e per lo studio delle malattie neurodegenerative

10 Marzo 2023

Per quattro giorni all’azione della microgravità e dei raggi cosmici. Queste sono le condizioni a cui sono stati sottoposti i campioni di cellule del progetto PROMETEO di IIT, rimasti sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) prima di essere congelati a -90°, procedura necessaria per conservarli prima del loro rientro sulla Terra, avvenuto circa due mesi più tardi, il 12 Gennaio 2023. Quel giorno le cellule sono rientrate a bordo di una capsula Dragon di Space X ammarata al largo della California, e dal 24 gennaio sono conservate a Pontedera nei laboratori di Gianni Ciofani, coordinatore della linea di ricerca Smart Bio-Interfaces dell’Istituto Italiano di Tecnologia e ideatore del progetto PROMETEO.

Il progetto nasce con l’idea di approfondire le conoscenze sullo stress ossidativo, cercando al contempo una soluzione nanotecnologica a questo fenomeno patologico subito dagli astronauti e dalle astronaute, ma coinvolto anche nello sviluppo di malattie neurodegenerative, come morbo di Parkinson e Alzheimer. Lo stress ossidativo è un fenomeno patologico complesso in grado di produrre danni in molte parti del corpo. In particolare, il sistema nervoso centrale sembrerebbe il bersaglio più vulnerabile e, proprio per questo, i campioni di IIT spediti sulla Stazione Spaziale Internazionale contenevano al loro interno cellule nervose umane.

Sulla ISS gli esperimenti dovevano essere inizialmente eseguiti da Samantha Cristoforetti, purtroppo però, anche a causa del conflitto russo-ucraino c’è stato ritardo nella spedizione dei campioni e nel frattempo la missione di Cristoforetti si è conclusa. Per questa ragione, gli esperimenti sono stati eseguiti da Koichi Wakata, astronauta membro della JAXA, l’Agenzia spaziale giapponese.

Come da esperimento, Koichi Wakata ha trattato parte dei campioni con le nanoparticelle basate sulla polidopamina (PDA), una molecola dal forte potere antiossidante che potrebbe prevenire il danneggiamento dei neuroni e costituire quindi la base di farmaci per gli astronauti e astronaute che dovranno rimanere a lungo nello spazio. In aggiunta, queste nanoparticelle potrebbero essere utili anche qui sulla Terra per la cura delle malattie neurodegenerative.

“I campioni rientrati sulla Terra erano in condizioni eccellenti, quindi, dal punto di vista tecnico possiamo dire come PROMETEO si sia svolto nel migliore dei modi – afferma Gianni Ciofani, il ricercatore IIT ideatore del progetto PROMETEO – Non appena avremo condotto gli esperimenti di controllo in laboratorio inizierà la fase di analisi, dove ci aspettiamo di raccogliere dati utili sia sugli effetti della permanenza nello spazio delle cellule nervose che sull’azione antiossidante delle nanoparticelle di polidopamina”.

Per questo progetto il team IIT di Gianni Ciofani è stato supportato da uno storico partner industriale del gruppo: Kayser Italia, società di Livorno specializzata nella realizzazione di hardware e software per la progettazione, produzione, qualifica e test di sistemi per la ricerca aerospaziale. In questo caso, la società livornese ha fornito i bioreattori idonei in grado di volare a bordo della stazione spaziale.

I bioreattori sono dei veri e propri laboratori miniaturizzati che consentono l’esecuzione di protocolli scientifici ad-hoc in maniera automatica, grazie al caricamento di un profilo di attivazione pre-programmato a terra poche ore prima del lancio dell’esperimento ed eseguita in microgravità mediante un meccanismo elettro-meccanico – spiega Elisa Carrubba, ingegnere responsabile del progetto per Kayser Italia - Questi bioreattori sono opportunamente progettati per contenere i fluidi e le cellule che ospitano, evitando la contaminazione degli stessi, e per lavorare all’interno dell’incubatore KUBIK della ISS (modulo Columbus). Il recupero dei campioni di volo è risultato eccellente anche dal punto di vista delle prestazioni dell’hardware che non ha riportato alcuna anomalia, convalidando ancora una volta le competenze e l’esperienza pluridecennale della Kayser in questo settore”.  

Proprio per le sue finalità, nel 2022 il progetto PROMETEO è rientrato tra gli 8 progetti selezionati, finanziati e gestiti da ASI tra le numerose proposte, come idonei e meritevoli di essere condotti a bordo della ISS in un ambiente di microgravità, per studiare le caratteristiche di specifici fenomeni biologici al di fuori dell’ambiente terrestre.

"Il successo di questo esperimento si deve anche alla collaborazione tra l’ASI e l’ESA nell’ambito della missione MINERVA di Samantha Cristoforetti - spiega Giovanni Valentini, responsabile ASI del progetto - L’ESA ha infatti messo a disposizione le risorse della Stazione Spaziale Internazionale e il team ingegneristico che ha seguito con ASI lo sviluppo dell’esperimento, la logistica e le operazioni. ASI è stata inoltre coadiuvata dal team ALTEC durante tutte le fasi del progetto, nell’ambito del contratto UTISS di supporto all’utilizzazione della ISS. E’ importante poi sottolineare che sia ESA che ASI per la prima volta hanno avuto la possibilità di integrare un esperimento biologico in prossimità del sito di Wallops poche ore prima del lancio con il vettore NG-18, utilizzando i laboratori messi a disposizione in loco da NASA".

In questo momento sono in corso le fasi finali di PROMETEO e, tra qualche mese, si avranno i risultati di questo progetto che potrebbe avere ripercussioni sulle future esplorazioni spaziali, oltre che sulla cura di diverse patologie terrestri.

In alto: il team del progetto al sito di integrazione (Crediti: Kayser Italia) 

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