I 2018, omtrent et år før Verdens helseorganisasjon erklærte Covid-19 som en global helsenødsituasjon, forestilte en konferanse i Edinburgh en helt annen type medisinsk krise: under et treårig oppdrag til Mars er det økende tilfeller av en ukjent visjon problem blant de 40 menneskene som midlertidig bor på planeten. Etter hvert som flere begynner å oppleve uklart syn, kan noen ikke lenger utføre sine misjonsoppgaver, og mange begynner å få panikk. Konferansen – kalt Clinical Trials for Interplanetary Missions – samlet forsøksdeltakere, klinikere og psykologer for å brainstorme hvordan klinisk forskning kan fungere i dette romfartsoppdraget.
Selv om dette scenariet kan virke som langsiktig science fiction, sier eksperter at mennesker sannsynligvis vil sette sin fot på Mars i løpet av de neste to tiårene. I mellomtiden spår analytikere over 1 billion dollar av verdensøkonomien flytte ut i verdensrommet innen 2040, delvis drevet av forventet start av kommersiell romfart. Likevel er vår forståelse av hvordan menneskekroppen reagerer på medisin i verdensrommet fortsatt ekstremt begrenset.
Mens ingeniører bygger teknologien for å transportere flere mennesker til verdensrommet og til slutt Mars, må forskere utvikle farmasøytiske verktøy og medisinsk forståelse for å støtte disse oppdragene parallelt, sier Li Shean Toh, PhD, en farmasøyt ved University of Nottingham som forsker på medisin i verdensrommet . Å gjøre det, legger hun til, vil kreve intenst samarbeid fra forskere, kommersielle romselskaper og romfartsbyråer over hele planeten. “Mange sier at dette nivået av samarbeid er umulig,” sier hun. “Men folk sa også at det var umulig å lande på månen.”
Dosering av narkotika i verdensrommet
Under utviklingen vår ble mennesker formet av jordens tyngdekraft og atmosfære, forklarer Dr. Thais Russomano, professor i romfysiologi og administrerende direktør i tenketanken InnovaSpace. “Når mennesker kommer inn i verdensrommet, endres hver eneste celle og hver eneste cellulære prosess,” sier hun. “Dette kan virkelig endre måten vi behandler medisiner på.”
Når mennesker opplever mikrogravitasjon i rommet, omfordeles kroppsvæskene deres til de øvre delene av anatomien, forklarer Dr. Emmanuel Urquieta, professor ved Baylor College of Medicine’s Translational Research Institute for Space Health. Det kardiovaskulære systemet kompenserer deretter ved å øke nivåene av røde blodlegemer, som igjen begrenser væskeproduksjonen og øker vannlatingen. Mikrogravitasjon forårsaker også romtilpasningssyndrom – en type kvalmende reisesyke – som kan endre mage-tarmsystemet betydelig, legger han til.
Fordi blodstrøm og fordøyelseshastighet endrer hvordan kroppen behandler medikamenter, betyr ikke nødvendigvis normale doser på jorden de nødvendige dosene i verdensrommet, bemerker Dr. Christoph Seubert, en anestesilege ved University of Florida som har jobbet med NASA-finansiert forskning. Så langt har det ikke vært noen alvorlige medisinske nødsituasjoner i verdensrommet. Men de fleste astronauter er bare i verdensrommet i korte perioder og tar reseptfrie legemidler med lav risiko, der utilsiktede overdoser sannsynligvis ikke vil forårsake alvorlige problemer. Imidlertid, for astronauter med alvorlige medisinske nødsituasjoner på et dypt romoppdrag – eller for ikke-astronauter med underliggende helsemessige forhold på kommersielle romflyvninger – blir nøyaktig dosering kritisk, sier Seubert.
Reiser utover månen
Når mennesker reiser til det dype rommet – definert som hvor som helst utenfor månens mørke side – vil de biologiske endringene sannsynligvis være enda større. Den viktigste bekymringen er langvarig eksponering for kosmisk stråling fra solen, som kan skade cellulær funksjon og forårsake kreft, forklarer Urquieta.
Jordens magnetfelt blokkerer det meste av kosmisk stråling, og til og med den internasjonale romstasjonen (ISS) har en viss strålingsbeskyttelse på grunn av sin nærhet til jorden. Men på et Mars-oppdrag utenfor lav bane rundt jorden er det nesten ingen beskyttelse mot radioaktive partikler. “Giftig romstråling er veldig vanskelig å skjerme mot fordi den ganske mye reiser med lysets hastighet,” sier Urquieta.
Det isolerende miljøet ved langvarig romfart kan også forårsake alvorlig psykologisk stress, og ytterligere endre hvordan medisin påvirker kroppen, legger Urquieta til. Uregelmessige lysmønstre og reisesyke kan forstyrre astronautenes døgnrytme, noe som fører til dårlig søvnkvalitet som forsterker de mentale helseeffektene av innesperring. Mer forskning på hvordan terrestriske medisiner for psykiske helsetilstander, som antidepressiva og søvnhjelpemidler, påvirker kroppen i verdensrommet er avgjørende forberedelse for et dypt romoppdrag, sier han. “I et 900-dagers oppdrag til Mars vil det være fire astronauter som bor på et relativt lite kjøretøy,” bemerker han. “Atferdsmessige helseimplikasjoner er veldig viktige å forstå.”
For å gjøre vondt verre, kan kommunikasjon mellom Jorden og et Mars-bundet romfartøy ta opptil 40 minutter, noe som fjerner muligheten for sanntidssamtaler, sier Urquieta. Det vil også være opptil to uker hvor kommunikasjon til jorden er umulig – mens solen er direkte mellom jordens bane og romfartøyet. I mange tilfeller, bemerker han, vil kunstig intelligens måtte erstatte menneskelige leger.
Design av utenomjordiske forsøk
Som et viktig skritt for å forstå hvordan medisiner virker i verdensrommet, bør mennesker utføre klassiske farmakokinetiske studier i lav bane rundt jorden, forklarer Virginia Wotring, PhD, en romfarmakolog ved Baylor College of Medicine som har jobbet med NASA og European Space Agency ( ESA). Astronauter tar allerede vanlige medisiner ombord på ISS, noe som gjør det flytende laboratoriet til et ideelt utgangspunkt for farmasøytisk forskning, sier hun.
Men selv grunnleggende tester av narkotikaaktivitet krever betydelige tilpasninger for plass, bemerker Toh. Intravenøs blodprøvetaking – den foretrukne biomarkøren for medikamentaktivitet på jorden – er langt mer risikofylt og mer invasiv i rommiljøet. Som et resultat har tidligere astronautstudier basert seg på spyttprøver, som tegner et mye svakere bilde av et stoffs aktivitet enn en blodprøve. Pågående forskning på mer sensitive, mindre invasive biomarkørovervåkingsalternativer – som fingeravtrykkbaserte tester – kan bane vei for mer effektive farmakologiske studier, sier hun.
For å gjennomføre enda mer komplekse kliniske studier i verdensrommet, må forsøkspersoner tenke utenfor grensene til tradisjonelle design. Heldigvis, sier Seubert, har vi allerede litt erfaring på jorden: “Vi gjør medikamentforsøk for sjeldne sykdommer og ekstreme terrestriske miljøer, så metodene for verdensrommet er der allerede.”
Ett alternativ er en personlig klinisk studie, som klinikere allerede bruker for ultrasjeldne sykdommer, forklarer Seubert. I en N=1 prøvedesign, tar en enkelt pasient en medisin ved å bruke forhåndsspesifiserte utfallsmål og biomarkører for å bestemme et legemiddels sikkerhet og effekt. Et annet alternativ er en Fase 0-forsøk, som innebærer mikrodosering av et medikament over en kort tidsperiode, forklarer Dr. Tal Burt, en legemiddelutviklingskonsulent. Bare én uke med mikrodosering kan forbedre forståelsen av hvordan kroppen behandler et stoff i verdensrommet – uten sikkerhetsrisikoen og langvarigheten til en tradisjonell fullskalaforsøk, forklarer han.
Produksjon av medisiner for deep-space
Når forskerne oppdager hvordan medisiner fungerer i verdensrommet, må de sannsynligvis finne ut hvordan de kan lage dem i et lite romfartøy. På jorden utløper mange legemidler innen et år og seks måneder. Et Mars-oppdrag kan imidlertid ta dobbelt så lang tid, og romfartøyer vil ikke ha lagringskapasitet til å frakte flere års nødmedisin, sier Urquieta.
For å løse dette problemet, utforsker forskere måter å kunstig syntetisere farmasøytiske forbindelser, enten gjennom genetisk modifiserte planter eller bakterier. På U.C. Davis, har forskere allerede genmodifisert salat for å syntetisere et medikament som beskytter mot tap av bentetthet. Dette bygger på tidligere forskning der astronauter med suksess høstet og spiste rød romaine-salat ombord på ISS. Til slutt, sier Urquieta, kan astronauter reise til verdensrommet med en genbank og injisere spesifikke gener i salatfrø når de trenger å syntetisk dyrke et nytt legemiddel.
I mellomtiden utforsker andre forskere nye medisiner som er spesielt skreddersydd for de unike utfordringene mennesker står overfor i verdensrommet. Forskere har allerede sekvensert genomet til tardigrader – mikrodyr som tåler ioniserende stråling hundrevis av ganger større enn den dødelige dosen til mennesker – for å lære hvordan mennesker kan bygge mer strålingsmotstand. I ett eksperiment fant forskerne stressrelaterte tardigrade gener kan være overført til menneskelige cellekulturer, og setter scenen for potensielle anvendelser i både romfart og kreft. I et annet spesielt sjokkerende eksperiment ESA er 3000 tardigrader inn i rommets vakuum i 12 dager utenfor et romfartøy – og over to tredjedeler overlevde.
Et nytt romkappløp?
Etter at rivaliseringen i den kalde krigen mellom USA og USSR førte til begynnelsen av romutforskningen på 1960-tallet, fulgte en ny æra med internasjonalt romsamarbeid. ISS – et samarbeid mellom USA, Europa, Russland og Canada – har vært en svingdør for internasjonale forskere siden den ble lansert i 1998.
Fremtiden for romutforskning kan imidlertid bli fragmentert igjen, ettersom analytikere forventer at gamle geopolitiske rivaliseringer gjenvinne fotfeste. Mens ISS sakte bukker under for slitasjen i verdensrommet, planlegger NASA å avvikle symbolet på internasjonalt samarbeid innen 2031. I mellomtiden begynner flere private selskaper – inkludert Elon Musks SpaceX og Jeff Bezos Blue Origin – å erstatte offentlige etater som de mest dominerende aktører i verdensrommet, og legger til et nytt nivå av kompleksitet til global samarbeidssatsing.
Ettersom forskere jobber med å bygge de farmasøytiske verktøyene for fremtiden for romfart, blir datadeling og pasientens personvern viktige bekymringer, sier Toh. Hvert større land har sine egne regler for pasientens personvern, hvorav mange krever at data på pasientnivå avidentifiseres slik at de ikke kan spores tilbake til en enkeltperson. Gitt det lille antallet mennesker i verdensrommet, blir det veldig vanskelig å beskytte personvernet mens man deler data på en transparent måte for å fremme kunnskap, sier hun.
“Vi må bygge en ekte global konsensus og en global protokoll for å administrere medisinske data i verdensrommet,” sier Toh. “Akkurat nå er dataene fortsatt veldig hemmelige fordi det er så mye press på industrien for å lykkes.”
Kommer tilbake til jorden
Hver gang mennesker investerer i romforskning, har uventede nye teknologier på jorden en tendens til å følge etter. LASIK-kirurgi, kunstige lemmer, cochleaimplantater og infrarøde øretermometre, blant andre helseinnovasjoner, har alle sin opprinnelse i NASA-finansiert forskning. Det samme kan gjelde for medisinutvikling og produksjonsindustri, ettersom den neste æraen med forskning innen luftfartsmedisin vil garantert føre til uventede oppdagelser.
På konferansen Clinical Trials for Interplanetary Missions i Edinburgh skjønte deltakerne raskt at top-down-modeller for design av kliniske forsøk på jorden var umulige for en krise på Mars, forklarer Mona Nasser, PhD, som organiserte arrangementet. I stedet for stive prøveprotokoller fra eksterne selskaper, forestilte de seg adaptive studiedesign der pasienter ble bemyndiget til å ta viktige helsebeslutninger om behandlingskandidatene de mottar. Mange av de samme strategiene, konkluderte deltakerne, kunne også forbedre kliniske studier hjemme.
“Vi innså raskt at vi må endre måten vi utfører medisinsk behandling på for å sette pasientene først,” sier Nasser. “Hvis vi vil ha en bedre fremtid innen helsevesenet, må vi være mer inkluderende, enten det er på jorden eller på Mars.”
Beslektede selskaper
