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La difícil situación de los astronautas de la NASA Sunita Williams y Barry Wilmore varados en la Estación Espacial Internacional (ISS) y las preocupaciones sobre su salud han puesto los viajes espaciales en el centro de atención. Los astronautas sólo habían planeado una misión de ocho días a la ISS, pero pasaron cinco meses en la estación debido a un mal funcionamiento de su Boeing Starliner. Se espera que regresen a casa a bordo de la cápsula SpaceX en febrero del próximo año. Dado que la India tendrá su propia estación espacial para 2035, las medidas para fortalecer el programa espacial de la India son una necesidad crítica. Los retrasos imprevistos en las misiones de retorno y las misiones de larga duración generan preocupacións sobre la salud y el bienestar de los astronautas. Esto allana el camino para la investigación y el desarrollo de tecnologías que puedan ayudar a los exploradores espaciales durante sus estancias. El acuerdo recién firmado entre la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO) y el Departamento de Biotecnología (DBT) es una oportunidad ideal para el desarrollo comercial innovador en el sector de las ciencias biológicas.
¿Por qué se necesita investigación innovadora?
Los viajes espaciales tripulados se encuentran en medio de una revolución. Las agencias espaciales nacionales y las empresas espaciales comerciales, incluidas SpaceX y Blue Origin, están avanzando rápidamente en este ámbito. La mayor parte de la exploración espacial ha sido misiones de corta distancia o de corta duración, pero es probable que en un futuro próximo se intente una exploración espacial distante y de larga duración. Al mismo tiempo, es probable que la EEI, operada conjuntamente por Estados Unidos, Canadá, Rusia y Japón, sea desmantelada a principios de la década de 2030. China ya tiene su propia estación espacial (la Estación Espacial Tiangong) y otros países, incluida la India, están en camino de poner en funcionamiento sus propias estaciones. En consecuencia, ISRO planea ampliar sus programas de exploración espacial e incluir estancias prolongadas de humanos en el espacio.
La mayor parte de la exploración espacial ha sido misiones de corta distancia o de corta duración, pero es probable que en un futuro próximo se intente una exploración espacial distante y de larga duración.
Los últimos relatos de los astronautas de la NASA Sunita Williams y Barry Wilmore que sufren pérdida de peso y pérdida de masa muscular han llamado la atención sobre los considerables desafíos de salud que presentan los vuelos espaciales tripulados y la necesidad de soluciones únicas para gestionar la salud espacial. La pérdida de peso corporal, la reducción de la masa muscular, la disminución de la densidad ósea, la exposición a la radiación, la vulnerabilidad a las infecciones, los cálculos renales, la disminución de la agudeza visual y el estrés acompañado de estancias prolongadas no planificadas son algunos de los principales obstáculos que enfrentan los exploradores espaciales. Otros desafíos incluyen respuestas corporales a nuevas gravedades en la nave espacial y la estación espacial, acceso limitado a atención y suministros médicos especializados y cambios de comportamiento en respuesta al aislamiento y el confinamiento. Estos cambios fisiológicos han sido descritos por expertos en salud del Instituto Lunar y Planetario de EE. UU. como “estrés natural” de la exploración de la ISS. Sin embargo, existe una brecha de conocimiento para comprender el impacto a largo plazo que tiene el espacio en la salud humana. También es necesario desarrollar métodos innovadores para abordar la salud general de los exploradores espaciales y, a su vez, garantizar la productividad de las misiones espaciales. Esto representa un impulso para mejorar nuestra comprensión del efecto del espacio en la salud humana y desarrollar tecnologías que puedan mitigar los desafíos que plantean los viajes espaciales.
¿Qué puede hacer la biotecnología?
A la luz de los programas de expansión espacial de la India, incluida la próxima estación espacial autóctona de la India, la Estación Bharatiya Antariksha (BAS), que se construirá entre 2028 y 2035, es esencial un enfoque multidisciplinario para abordar los obstáculos que enfrentan los astronautas. La Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO) y el Departamento de Biotecnología (DBT) firmaron recientemente un memorando de entendimiento (MoU) que marca la integración formal de la ciencia espacial con la biotecnología, marcando el comienzo de una nueva era de investigación transformadora. El acuerdo recientemente firmado entre ISRO y DBT implica el diseño y realización de experimentos que examinarán la dinámica de la ingravidez en la atrofia muscular y la salud cardiovascular, el impacto de la radiación en la salud a largo plazo, el efecto de la microbiota alterada en la inmunidad intestinal y la eficacia y estabilidad de los medicamentos utilizados en el espacio. Además, los experimentos biológicos como También están en proceso determinar la naturaleza de las algas que pueden usarse como suplementos nutricionales para viajes espaciales, diseñar métodos innovadores para la conservación de alimentos, utilizar algas para la producción de combustible para aviones y desarrollar métodos para mejorar el reciclaje de desechos. Es probable que se lleven a cabo experimentos sobre estos temas en tres misiones de prueba no tripuladas, que están previstas antes de la misión Gaganyaan de la India.
El acuerdo recientemente firmado entre ISRO y DBT implica el diseño y realización de experimentos que examinarán la dinámica de la ingravidez en la atrofia muscular y la salud cardiovascular, el impacto de la radiación en la salud a largo plazo, el efecto de la microbiota alterada en la inmunidad intestinal y la eficacia y estabilidad de los medicamentos utilizados en el espacio.
Además de mejorar el bienestar de los viajeros espaciales, la investigación en biotecnología espacial se ha utilizado históricamente para comprender la fisiopatología de las enfermedades y ha ayudado en el desarrollo de terapias. Se han utilizado estudios de colaboración entre la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) y la Agencia Espacial Italiana (ASI) para estudiar la progresión de la enfermedad de Alzheimer (EA) después de que los estudios demostraran que la formación de fibrillas de amiloide (las estructuras que contribuyen a la aparición de la EA) podría estudiarse eficazmente en condiciones de microgravedad o ingravidez. De manera similar, los experimentos de monitoreo de vías respiratorias de la Agencia Espacial Europea (ESA) han ayudado a monitorear y diagnosticar afecciones respiratorias, como el asma y la inflamación pulmonar. Mientras tanto, la investigación con células madre en el espacio es útil en la medicina regenerativa y la evolución de la medicina personalizada para enfermedades neurodegenerativas como accidentes cerebrovasculares, demencia y cáncer.
Además, la biotecnología espacial promueve la biofabricación de productos comercialmente relevantes, en particular contramedidas para problemas de salud. En particular, los estudios de desarrollo de fármacos han aprovechado las condiciones únicas de la microgravedad, que proporcionan estabilidad a las estructuras de las proteínas. Las proteínas normalmente se emplean como terapias farmacológicas o como objetivos farmacológicos y se analizan eficazmente en su forma cristalina. En consecuencia, los estudios sobre el crecimiento de cristales de proteínas (PCG) han llevado al desarrollo de fármacos dirigidos a la tuberculosis, la EA, el cáncer y la distrofia muscular. Además, la microgravedad desencadena cambios fisiológicos, incluidos cambios vasculares y disfunción inmune, que se asemejan al envejecimiento y las enfermedades crónicas. Estas condiciones marcan la necesidad de abordar la salud espacial, pero también representan condiciones experimentales únicas que imitan estados biológicos naturales que pueden replicarse, brindando oportunidades para estudiar la progresión de enfermedades y el desarrollo de terapias para abordarlas. Por ejemplo, las tecnologías de biofabricación, incluida la bioimpresión tridimensional de tejidos y organoides (in vitro modelos de órganos humanos), han contribuido al avance del conocimiento sobre el desarrollo y la regeneración de tejidos, específicamente en huesos, cartílagos, hígado y corazón. Esto también tiene el potencial de traducir el trabajo de investigación en dispositivos biomédicos diseñados con tejidos.
La microgravedad desencadena cambios fisiológicos, incluidos cambios vasculares y disfunción inmune, que se asemejan al envejecimiento y las enfermedades crónicas.
Otros proyectos comerciales incluyen el desarrollo de sistemas de purificación de agua, liderados por una alianza entre la Compañía Aeroespacial Danesa (DAC) y Aquaporin Space Alliance ApS (ASA). Por último, la biotecnología espacial y la agricultura han contribuido al desarrollo de cultivos resistentes al clima y de la agricultura espacial, principalmente en la estrategia Whole-Body Edible and Elite Plant (WBEEP), cuyo objetivo es producir partes comestibles ricas en nutrientes y de alto rendimiento.
Camino a seguir
Los viajes espaciales realizados por agencias espaciales nacionales y el reciente surgimiento del turismo espacial han abierto varias empresas nuevas para la ciencia, la tecnología y la medicina. La nueva colaboración entre DBT e ISRO es un esfuerzo apasionante en el que se pueden aprovechar los poderes de la biotecnología para mejorar el programa espacial humano de la nación, marcando el comienzo de la «Segunda Era Espacial» de la India. Esto también sirve como un medio para que la India mejore su bioeconomía. La colaboración entre investigadores de tecnología espacial, biotecnología y sectores afines, como la inteligencia artificial (IA) y la robótica, puede formular una estructura de gobernanza para el desarrollo de productos biomédicos. La participación de múltiples partes interesadas puede ayudar a priorizar y desarrollar productos comercialmente relevantes, centrándose principalmente en la salud, la nutrición y el reciclaje del agua. Las asociaciones público-privadas (APP) han contribuido a la expansión del sector espacial de la India. Las empresas emergentes centradas en el espacio han aumentado considerablemente: más de 300 contribuyen a la innovación. Más recientemente, la biotecnología ganó protagonismo a la luz de la COVID-19 y la reciente presentación de las políticas BioE3 (Biotecnología para la Economía, el Medio Ambiente y el Empleo) y Bio-RIDE (Investigación, Innovación y Desarrollo Empresarial en Biotecnología) que tienen como objetivo promover la biofabricación en India. El objetivo es alcanzar una bioeconomía de 300 mil millones de dólares para 2030. Además, como mencionaron anteriormente los investigadores de la ORF, la India puede participar en la diplomacia espacial con otros países a través de la Iniciativa sobre Tecnologías Críticas y Emergentes (iCET) y el Diálogo Cuadrilateral de Seguridad (QUAD). (una agrupación de Australia, India, Japón y Estados Unidos) para el desarrollo de innovaciones sostenibles que incorporen la biotecnología a la agenda. Hay demanda de novedades centradas en la salud humana, los productos farmacéuticos, la medicina regenerativa, la gestión de residuos y el reciclaje. Esto demuestra una gran oportunidad para que los investigadores indios amplíen el temperamento científico del país y aumenten su destreza comercial.
La biotecnología ganó prominencia a la luz de la COVID-19 y la reciente presentación de las políticas BioE3 (Biotecnología para la economía, el medio ambiente y el empleo) y Bio-RIDE (Investigación, innovación y desarrollo empresarial en biotecnología) que tienen como objetivo promover la biofabricación en la India.
La próxima estación espacial de la India y su programa espacial en expansión son oportunidades para que el país amplíe e impulse sus capacidades. A medida que la India entra en la ‘Segunda Era Espacial’ (que incluye la incorporación de misiones espaciales de mayor duración y prolongadas), garantizar la salud y el bienestar de los viajeros espaciales sigue siendo esencial. Las investigaciones sobre el impacto a largo plazo del espacio en la salud humana y el desarrollo de medidas para mitigar los efectos nocivos para la salud pueden canalizarse a través de la cooperación con la biotecnología y sectores afines. Además, las condiciones distintivas de microgravedad proporcionan una plataforma única para la investigación en ciencias biológicas, lo que conduce al desarrollo de productos de salud comercialmente viables que pueden ser utilizados tanto por los exploradores espaciales como por las personas en la Tierra. Con avances significativos en viajes espaciales y turismo, India necesita aprovechar las oportunidades que presenta el nuevo acuerdo ISRO-DBT y contribuir a la expansión de la bioeconomía para el futuro.
Lakshmi Ramakrishnan es miembro asociado de la Observer Research Foundation
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