​El experimento forma parte de un plan estratégico para recopilar datos científicos valiosos durante la misión Artemis II, lo que permitirá a la NASA "saber antes de ir" a la superficie lunar y a Marte.

La investigación AVATAR (Respuesta Analógica de Tejidos de Astronautas Virtuales) utilizará dispositivos de órganos en chip, o chips de órganos, para estudiar los efectos de la radiación del espacio profundo y la microgravedad en la salud humana. Los chips contendrán células de los astronautas de Artemis II y volarán junto a la tripulación en su viaje de aproximadamente 10 días alrededor de la Luna. Esta investigación, combinada con otros estudios sobre la salud y el rendimiento de los astronautas de Artemis II, brindará a la NASA información sobre cómo proteger mejor a los astronautas a medida que la exploración se expande a la superficie de la Luna, Marte y más allá.

“AVATAR es el experimento visionario de chips de tejido de la NASA que revolucionará la forma en que haremos ciencia, medicina y exploración humana multiplanetaria”.
Nicky Fox
Administrador Asociado, Dirección de Misiones Científicas de la NASA

“ AVATAR es el experimento visionario de la NASA con chips de tejido que revolucionará la forma en que realizamos ciencia, medicina y exploración multiplanetaria humana”, declaró Nicky Fox, administrador asociado de la Dirección de Misiones Científicas en la sede de la NASA en Washington. “Cada chip de tejido es una muestra diminuta creada específicamente para que podamos examinar cómo los efectos del espacio profundo afectan a cada explorador humano antes de partir, y así asegurarnos de llevar los suministros médicos adecuados a las necesidades de cada individuo durante nuestro viaje de regreso a la Luna y de regreso a Marte”.

​La investigación es una colaboración entre la NASA, agencias gubernamentales y socios de la industria, que aprovecha la experiencia comercial para comprender mejor la biología y las enfermedades humanas. Esta investigación podría impulsar la innovación en la atención médica personalizada, tanto para los astronautas en el espacio como para los pacientes en la Tierra.

Órgano en chip: una imitación de la salud humana

​Los chips de órganos, también conocidos como chips de tejido o sistemas microfisiológicos, tienen un tamaño aproximado al de una memoria USB y se utilizan para comprender, y posteriormente predecir, cómo una persona podría responder a diversos factores estresantes, como la radiación o los tratamientos médicos, incluyendo los fármacos. En esencia, estos pequeños dispositivos sirven como "avatares" de los órganos humanos.

Los chips de órganos contienen células humanas vivas que se cultivan para simular las estructuras y funciones de regiones específicas de órganos humanos, como el cerebro, los pulmones, el corazón, el páncreas y el hígado. Pueden latir como un corazón, respirar como un pulmón o metabolizar como un hígado. Los chips de tejido pueden unirse para simular la interacción entre los órganos, lo cual es importante para comprender cómo responde el cuerpo humano a factores de estrés o tratamientos.

Hoy en día, investigadores y oncólogos utilizan chips de tejido humano para comprender cómo el cáncer de un paciente específico podría reaccionar a diferentes medicamentos o radioterapias. Hasta la fecha, un hito estándar para los órganos en chips ha sido mantener las células humanas sanas durante 30 días. Sin embargo, la NASA y otras instituciones de investigación están ampliando estos límites al aumentar la longevidad de los chips de órganos a un mínimo de seis meses, de modo que los científicos puedan observar enfermedades y terapias farmacológicas durante un período más prolongado.

La médula ósea como indicador

La misión Artemis II utilizará chips de órganos creados a partir de células madre y progenitoras formadoras de sangre, que se originan en la médula ósea, de los miembros de la tripulación de Artemis II.

La médula ósea es uno de los órganos más sensibles a la exposición a la radiación y, por lo tanto, de vital importancia para los vuelos espaciales tripulados. También desempeña un papel vital en el sistema inmunitario, ya que es el origen de todos los glóbulos rojos y blancos adultos. Por ello, los investigadores buscan comprender cómo la radiación del espacio profundo afecta a este órgano.

Estudios han demostrado que la microgravedad afecta el desarrollo de las células de la médula ósea. Aunque la Estación Espacial Internacional opera en órbita terrestre baja, protegida de la mayor parte de la radiación cósmica y solar por la magnetosfera terrestre, los astronautas a menudo experimentan una pérdida de densidad ósea. Dado que la tripulación de Artemis II volará más allá de esta capa protectora, los investigadores de AVATAR también buscan comprender cómo la combinación de factores estresantes como la radiación del espacio profundo y la microgravedad afecta a las células en desarrollo.

Para fabricar los chips de médula ósea, los astronautas de Artemis II donarán primero plaquetas a un sistema de salud local. Las células restantes de sus muestras contendrán un pequeño porcentaje de células madre y progenitoras derivadas de la médula ósea. Científicos de Emulate, Inc., financiados por la NASA y que desarrollaron la tecnología de chips de médula ósea utilizada en AVATAR, purificarán estas células con microesferas magnéticas que se unen específicamente a ellas. Las células purificadas se colocarán en los chips de médula ósea junto a células de vasos sanguíneos y otras células de soporte para modelar la estructura y función de la médula ósea.

Investigar cómo la radiación afecta la médula ósea puede proporcionar información sobre cómo la radioterapia y otros agentes que dañan el ADN, como los fármacos quimioterapéuticos, afectan la formación de células sanguíneas. Su importancia tanto para los vuelos espaciales como para la medicina terrestre convierte a la médula ósea en un órgano ideal para estudiar en el proyecto Artemis II AVATAR.

Pasajero para investigación

“Para la NASA, los chips de órganos podrían proporcionar datos vitales para proteger la salud de los astronautas en misiones al espacio profundo”, declaró Lisa Carnell, directora de la división de Ciencias Biológicas y Físicas de la NASA en la sede central. “A medida que alcancemos mayores distancias y permanezcamos más tiempo en el espacio, la tripulación tendrá un acceso limitado a la atención médica clínica in situ. Por lo tanto, será fundamental comprender las necesidades sanitarias únicas y específicas de cada astronauta, para que podamos enviarles los suministros adecuados en futuras misiones”.

Durante la misión Artemis II, los chips de órganos se asegurarán en una carga útil personalizada, desarrollada por Space Tango, y se montarán dentro de la cápsula durante la misión. Esta carga útil, alimentada por baterías, mantendrá el control ambiental automatizado y la transmisión de datos a los chips de órganos durante todo el vuelo.

Para la NASA, los chips de órganos podrían proporcionar datos vitales para proteger la salud de los astronautas en misiones al espacio profundo.
Lisa Carnell
Director de la División de Ciencias Biológicas y Físicas de la NASA

A su regreso, los investigadores de Emulate examinarán cómo los vuelos espaciales afectaron los chips de médula ósea mediante la secuenciación de ARN unicelular, una potente técnica que mide cómo cambian miles de genes dentro de cada célula. Los científicos compararán los datos de las muestras de vuelo con las mediciones de las células de la tripulación utilizadas en un estudio inmunológico terrestre que se lleva a cabo simultáneamente. Esto proporcionará la visión más detallada hasta la fecha sobre el impacto de los vuelos espaciales y la radiación del espacio profundo en el desarrollo de las células sanguíneas.

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