חזרה לדף הבית
עד היום שלחה ישראל לחלל ארבעה ניסויים במדעי החיים, באמצעות מעבורות החלל של סוכנות החלל האמריקאית - נאס"א. שלושת הניסויים האחרונים בוצעו ע"י חוקרי המכון. כל ארבעת הניסויים היו בחסות סוכנות החלל הישראלית והשתתפו בהם מטובי המומחים באוניברסיטאות השונות בארץ בתחומי הרפואה והביולוגיה. עבודות מחקר נוספות נמצאות בשלבי עבודה שונים לקראת שיגור עתידי.

ניסוי הצרעות

מעבורת החלל אנדוור 1992 (STS-47) אוניברסיטת ת"א

ניסוי הצרעות התבסס על הצרעה האוריינטלית, שהינה בעלת יכולת ייחודית לבנות את כוורתה עם כיוון כוח הכובד.מחקרים שנעשו על פני כדור הארץ הראו שזהו הגורם היחידי הקובע את כיוון בניית הכוורת. המחקר בדק את השפעת המיקרו-כבידה התנאים שבהם שוהים האסטרונאוטים בחלל, עם העדר כמעט מוחלט של כוח הכובד, על הצרעות, על התפתחותם הפיזיולוגית ועל האינסטינקטים לבניית הכוורת.

מטרתו של המחקר הייתה לגלות כיצד ניתן למנוע מהאסטרונאוטים כאבי-ראש, בחילות, הקאות וחולשה בעת משימתם בחלל, סימפטומים מהם סובלים כ- 75% מהאסטרונאוטים בימים הראשונים שלאחר השיגור, ושכנראה נגרמים מדיסאוריאנטציה עקב העדר תחושת כוח-כובד. הניסוי שוגר

במשימת החלל STS-47 אולם לאחר ההמראה גרמה תקלה במערכת המים לעליה חדה בלחות, דבר שהביא למותן של 202 צרעות (מתוך 230 צרעות שהוטסו) ולמותם של 103 פופאות (זחלים) מתוך 120. הצרעות המעטות ששרדו איבדו את חוש הכיוון שלהן, ועמדו חסרות תנועה ובמרחק זו מזו, בניגוד לצרעות בקבוצת הביקורת אשר היו פעילות, טיפסו על הקירות של תא האחסון והתגודדו בקבוצות. הצרעות המוטסות התאוששו והחלו לבנות את הכוורת רק 3-4 ימים לאחר הנחיתה על כדור הארץ.

משך חייהן של הצרעות המוטסות הושפע אף הוא, והן שרדו 23 ימים בממוצע, לעומת 43 ימים בקבוצת הביקורת. בנוסף, מסיבות לא ברורות, הפופאות המוטסות לא השלימו את תהליך המטאמורפוזיס שלהן.

התפתחות עוברית מוקדמת של עכברים בתנאי מיקרו-כבידה

מעבורת החלל קולומביה (STS-80) 1996 בית החולים האוניברסיטאי "הדסה" והמכון הישראלי לרפואת חלל ותעופה

בשנות ה- 70 מצאו חוקרים מהאוניברסיטה העברית שכוח הכובד הנו אחד הגורמים העיקריים שמעורבים בהתפתחות עוברי יונקים. מה יקרה להתפתחותם בהעדר כוח הכובד? שאלה זו היוותה את הרקע לפרוייקט החלל של המכון בתחום ביולוגיה התפתחותיית . הניסוי תוכנן לתת מענה לשאלה האם תאים עובריים של עכברים, כנציגים של עולם היונקים, ימשיכו להתפתח באופן נורמלי בתנאי מיקרו-כבידה, מתוך כוונה להבין טוב יותר את העקרונות הבסיסיים של התפתחות עוברית מוקדמת ולקבל תובנה לגבי אפשרות של התרבות אנושית בחלל.

מטען המחקרי בחלל כלל עוברי עכברים בני 2 עד 8 תאים שהמשיכו להתפתח ולהתחלק בתוך מדיום במבחנה במהלך טיסת החלל. לאחר נחיתת המעבורת הושוו העוברים המוטסים לעוברים זהים אשר גודלו על פני כדור הארץ.

נמצא כי העוברים אשר גודלו בתנאי מיקרו-כבידה התפתחו בצורה דו-מימדית, כצבר תאים שטוח ולא בצורה כדורית כפי שמתפתח עובר צעיר תקין. כמו כן, ההתפתחות נעצרה בדיוק בשלב שבו אמורים להיווצר הציר המרכזי וצינור העצבים שעוברים לכל אורך הגוף העוברי. הניסוי מרמז כי צמיחה והתפתחות של הציר המרכזי בגוף מושפעת ע"י כוח הכובד ויתכן שיעזור להבנת מומים מוקדמים במערכת צינור העצבים ביונקים.


שגשוג תאי עצם - אוסטאובלסטים בתרבית בתנאי מיקרו-כבידה

מעבורת החלל קולומביה 1996 (STS-80)
בית החולים האוניברסיטאי "הדסה" והמכון הישראלי לרפואת חלל ותעופה

סדר היום של אסטרונאוטים במשימת חלל עמוס ביותר. יחד עם זאת חייבים האסטרונאוטים להקדיש זמן רב לפעילות אירובית וספורט על מנת לשמור על רקמת העצם והשריר של כל אחד מהם. במשימות ארוכות טווח בחלל עלולים אסטרונאוטים להפסיד עד 10% מרקמת העצם והשריר. הסיבות לכך מרובות וכוללות חוסר תפקוד של תאי העצם האחראיים על בניית עצם חדשה (אוסטאובלסטים)

בשל כך שנוצרת פחות עצם, עליה בפירוק העצמות, והעדר כוח הכובד שעל כדור הארץ עוזר לנו לשמור על טונוס השרירים וחוזק העצמות. השינויים שרואים בעצמות האסטרונאוטים דומים לאלו שניתן לראות באוסטאופרוזיס, אבל ופעתם הרבה יותר מהירה – בעוד שאדם הלוקה באוסטאופורוזיס על פני כדור הארץ צפוי לאבד 1-2% ממסת העצם שלו בשנה, הרי שאסטרונאוט מאבד כמות זהה בכל חודש של טיסה בחלל! בנוסף, איבוד העצם שחל בחלל הפיך רק בחלקו לאחר שהאסטרונאוטים שבים לכדור הארץ ולכוח הכובד.

לפיכך חשוב ביותר להבין את תפקוד האוסטאובלסטים במיקרו-כבידה ולפתח אמצעים להתגונן בפני אובדן העצם. למחקרים על תאי עצם ישנה חשיבות ממדרגה ראשונה לסוכנויות החלל ובראשן סוכנות החלל האמריקאית - נאס"א. עבר לכך, אותם אמצעים לטיפול ב"אוסטאופורוזיס של החלל" יוכלו לשמש גם לטיפול באוסטאופורוזיס שעל כדור הארץ, לשפר את איכות חייהם של מיליוני אנשים כל שנה, ולחסוך יותר משבעה ביליון דולר בשנה בארה"ב בלבד, על טיפולים ומעקב רפואי לאחר שברים בעקבות אוסטיאופורוזיס.

הניסוי הביולוגי השלישי שישראל העלתה לחלל בחן אם כן את השפעת תנאי החלל על רקמת תאי עצם - תאים אוסטאובלסטים. במהלך STS-80 גודלו תאי העצם במיקרו-כבידה תוך שימוש בחומרה מיוחדת שפותחה ונתמכה ע"י חברת ITA USA Inc.


חוקרי המכון הישראלי לרפואת חלל ותעופה הוכיחו במחקר זה שגם ברמה התאית ישנה השפעה מרובה של תנאי החלל. התאים האוסטאובלסטים התפתחו הרבה יותר לאט, ניצלו פחות גלוקוז (מרמז על פעילות מטבולית איטית) וצורתם הסופית היתה הרבה פחות עגולה ויפה בהשוואה לתאי האוסטאובלסטים שגדלו כבקורת על כדור הארץ. כמו כן נמצאו שינויים מורפולוגיים תוך-תאיים שונים

השפעת נגזרות של תרופה נגד אוסטיאופורוזיס על רקמת תאי עצם בחלל

מעבורת החלל דיסקברי 1998 (STS-95)
בית החולים האוניברסיטאי "הדסה" והמכון הישראלי לרפואת חלל ותעופה

למשימת חלל זו הצטרף ג'ון גלן, מי שהיה האסטרונאוט האמריקאי הראשון שהקיף את כדור הארץ, שלימים הפך לסנטור מדינת אוהיו בארה"ב. בגיל 77 חזר לנאס"א והצטרף למשימה בה נבחנה (בין השאר) השפעת המיקרו-כבידה על רקמת השריר והעצם לפני ואחרי שהות בחלל. מחקר זה היווה המשך ישיר והרחבה של הניסוי על האוסטאובלסטים שבוצע במשימה STS-80. הניסוי כלל בדיקת השפעת החלל על עובי עצמות עכברים (Thinning Effect) , השוואה בין תהליך אובדן העצם בעכבר לעומת אובדנה בגופו של ג'ון גלן, וכן נבדקה היעילות של תוסף משולב של וויטמין D וסידן כנגד אוסטאופורוזיס. החוקרים הישראלים של ניסוי חלל זה קיבלו אישור לשליחת ניסוי המשך במשימת החלל בחודש ינואר, 2003 .

מחקרים המתוכננים לעתיד:

יעילות ויצור תרופות בחלל

יקדם את המחקר הקליני כאן על כדור הארץ

ישראל נמצאת בין המדינות המובילות בעולם ביצור תרופות מתקדמות, כולל גם בתחום התרופות הפועלות על מערכת השרירים והשלד. חברות התרופות יכולות להתקדם בצעדי ענק תוך שימוש במחקרים בחלל ללימוד מנגנוני איבוד מסת העצם וצפיפותה ובדיקת יעילות תרופות בצורה המהירה יותר מכל ניסוי קליני במעבדות המחקר על כדור הארץ. במקום מחקרים קליניים הנמשכים לאורך מספר שנים, בעזרת ניסוי בחלל ניתן להגיע לתוצאות תוך מספר חודשים. מפתיע לדעת שלמרות הצורך לנהל את המחקר במהלך משימת חלל על מעבורת החלל האמריקאית, העלות הכללית למחקר זולה בהרבה לעומת מחקרים דומים על כדור הארץ, בעיקר בשל קיצור משך המחקר. במחקר שכזה האמור להתבצע בקרוב, אשר עורר עניין בקרב מספר רב של חברות ליצור תרופות, יוסיפו החוקרים נגזרות של תרופות לטיפול באוסטיאופורוזיס וגורמי גדילה שונים לתרבית תאי עצם בחלל. כך, במקום לחכות תקופה ארוכה מאוד על מנת להוכיח את יעילותן של התרופות על כדור הארץ, בעזרת הניסוי על מעבורת החלל, שנמצא בתנאים מזרזי אוסטאופורוזיס עקב המיקרו-כבידה, אפשר תוך זמן קצר לאבחן האם התרופות אכן משפרות את רקמת העצם או לא. תוצאות ראשוניות וייחודיות אלו יקדמו לא רק את המחקר הקליני ורפואי, אלא עשויות לקדם את ההבנה שלנו לגבי איזה מבין
המרכיבים בתרופות אכן עוזר.

תחום חדש בעולם יצור התרופות הנו יצור תרופות בתנאי מיקרו-כבידה בחלל. בתנאים אלו נוצרים גבישים טהורים יותר מאשר על פני כדור הארץ, וגבישים אלו מאפשרים ליצור תרופות טהורות יותר, פעילות יותר, וספציפיות יותר לאתר פעולתן, הרבה יותר מכל תרופה שנוצרה עד כה. תחום זה עתיד להתפתח מאוד בשנים הקרובות ועל הקהילה המדעית והתעשייתית בישראל לקחת חלק מרכזי בתחום חדשני זה.