De Londense biotech-startup Mass Balance heeft met succes zijn eerste autonome experiment in een baan om de aarde gebracht, een project dat door onderzoekers wordt omschreven als een ‘laboratorium voor langlevendheid’. Het apparaat, dat aan boord van een SpaceX Falcon 9-raket naar de ruimte werd gelanceerd, is bedoeld om een doorbraak te forceren in het onderzoek naar ouderdomsziekten. Wetenschappers zijn van plan de unieke omstandigheden van microzwaartekracht te benutten om eiwitten te bestuderen die op aarde voorheen vrijwel onmogelijk te onderzoeken waren.
Een ‘laboratorium’ ter grootte van een grapefruit
De experimentele module zelf, die de naam MB-X1 heeft gekregen, is slechts zo groot als een grapefruit of een menselijke vuist.
Binnenin deze autonome capsule van 10 centimeter, ontwikkeld door het Oostenrijkse ruimtelogistiekbedrijf Tumbleweed en geïntegreerd in de Oasis Alpha-satelliet, bevindt zich complexe technologie.
De inhoud bestaat uit chemicaliën, levende cellen, uiterst gevoelige sensoren en de nodige besturingssystemen om de levensvatbaarheid en het functioneren ervan te waarborgen.
Gedurende de komende maanden zal de capsule rond de aarde cirkelen, waarbij automatisch metingen worden verricht en gegevens naar de aarde worden verzonden over hoe cellen en chemische reacties verlopen in een omgeving met zwakke zwaartekracht.
Als eerste test heeft het platform een industriële biokatalysator de ruimte in gestuurd die een chemische verbinding zal afbreken, waarbij sensoren dit proces met behulp van licht monitoren om het succes van de reacties te bevestigen.
Waarom is microzwaartekracht nodig?
Op aarde wordt het verzamelen van uiterst nauwkeurige biologische data bemoeilijkt door de zwaartekracht, die processen veroorzaakt zoals convectie (het mengen van vloeistoffen door temperatuurverschillen) en sedimentatie (het neerslaan van zwaardere deeltjes).
Deze factoren creëren ‘ruis’ die het beeld van moleculaire processen verstoort. In een gewichtloze toestand verdwijnen deze effecten, waardoor wetenschappers een haarscherp beeld krijgen van wat er op cellulair niveau gebeurt.
“Wanneer je de zwaartekracht weghaalt, gebeuren er veel vreemde en wonderbaarlijke dingen, waarvan sommige uiterst waardevol zullen zijn voor de biowetenschappen en de farmacie,” merkt Toby Call op, CEO en medeoprichter van Mass Balance.
Ontastbare vijanden: eiwitten met een ongeordende structuur
Het hoofddoel van de missie is de bestudering van zogeheten intrinsiek ongeordende eiwitten. In tegenstelling tot klassieke eiwitten met een vaste driedimensionale vorm, veranderen deze moleculen op aarde voortdurend van gedaante.
Juist deze ‘transformer-eiwitten’ zijn nauw verbonden met de ontwikkeling van ernstige ouderdomsziekten, waaronder de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson en diverse soorten kanker.
Vanwege hun onregelmatige vorm zijn ze op aarde extreem lastig in beeld te brengen en te bestuderen. Bovendien zorgt deze eigenschap voor een aanzienlijk gebrek aan gegevens voor het trainen van geavanceerde neurale netwerken (zoals AlphaFold van Google), die simpelweg niet kunnen voorspellen hoe dergelijke eiwitten zich zullen gedragen en hoe ze met medicijnen kunnen worden aangepakt.
“Deze eiwitten hebben geen vaste structuur — dat is precies waarom ze zoveel bijzondere dingen kunnen doen. Maar als er iets misgaat, veroorzaakt dat tal van ziekten,” legt Toby Call uit.
Volgens hem vormen deze eiwitten een ‘ware kwelling’ voor de moderne geneeskunde, omdat ze van oudsher als onbehandelbaar werden beschouwd.
Kunstmatige intelligentie als bewaker van langlevendheid
Mass Balance pakt dit probleem aan met behulp van kunstmatige intelligentie. Door unieke gegevens te verzamelen over het gedrag van ongeordende eiwitten in de microzwaartekracht van de ruimte, is de startup van plan deze te gebruiken voor het trainen van een gespecialiseerd AI-model.
Dit ‘adapter-model’ zal de gaten in bestaande databases opvullen en leren om de structuur en het gedrag van ‘transformer-eiwitten’ te voorspellen, evenals het selecteren van moleculen die ze kunnen blokkeren.
“Bevrijd van de ketenen van de zwaartekracht is de MB-X1-module de eerste stap naar het vervullen van de enorme onbeantwoorde behoefte aan behandelingen voor van oudsher onbehandelbare ziekten zoals Alzheimer en kanker,” aldus vertegenwoordigers van het bedrijf in een officieel persbericht.
De ruimte als routine-laboratorium
Hoewel biotechnologische experimenten in de ruimte vandaag de dag nog als sciencefiction klinken, is Mass Balance ervan overtuigd dat dit de toekomst is. Toby Call vindt dat ruimteonderzoek niet langer een unieke gebeurtenis moet zijn, maar de standaard moet worden voor farmaceutische bedrijven.
“Het klinkt nu misschien nog bizar, maar ons doel is om de ruimte saai en betrouwbaar te maken, simpelweg als een extra onderzoeksomgeving,” besluit Toby Call.
