Effect of Spaceflight and Spaceflight Analogue Culture on Human and Microbial Cells: Novel Insights into Disease Mechanisms

پیشرفت های بسیاری در تحقیقات بیولوژیکی و پیشرفت های مراقبت های بهداشتی ترجمه ای با مطالعه واکنش سیستم های بیولوژیکی به محیط های شدید به دست آمده است. پلت فرم پرواز فضایی یک محیط منحصر به فرد را فراهم می کند که در آن محققان می توانند سؤالات اساسی را در مکانیسم های پاسخ سلولی و مولکولی بررسی کنند تا بینش جدیدی را در مورد سلامت و بیماری انسان آشکار کنند. از آنجایی که نیروی فیزیکی گرانش معماری تمام سیستم‌های بیولوژیکی روی سیاره ما را شکل داده است، پرواز فضایی این فرصت را فراهم می‌کند تا زندگی را در حالت تطبیقی ​​جدید ببینیم - در پاسخ به کاهش گرانش. این امکان بررسی اثرات محیط ریزگرانش و تغییرات مرتبط در نیروهای مکانیکی روی سلول‌ها/بافت‌ها و پاتوژن‌های میکروبی پستانداران را فراهم می‌کند تا بینش جدیدی در مورد مکانیسم‌های بیماری به ارمغان بیاورد که با استفاده از روش‌های تجربی مرسوم قابل تشخیص نیستند.

تحقیق با استفاده از سکوهای پرواز فضایی نشان دهنده یک تغییر پارادایم در نحوه مشاهده فرآیندهای زندگی است و در لبه پیشرو اکتشافات تحقیقاتی در مکانیسم های سلولی و مولکولی سلامت و بیماری قرار دارد. این کتاب با ترکیب دیدگاه‌های نویسندگان برجسته، اکتشافات و پیشرفت‌های برجسته در تحقیقات سلولی و میکروبیولوژی پستانداران را در هر دو محیط واقعی پروازهای فضایی و آنالوگ پروازهای فضایی زمینی برای دانشمندان و دانشجویانی که به تأثیر نیروهای فیزیکی بر پستانداران و میکروب‌ها علاقه مند هستند، برجسته می‌کند. سلول‌ها، چگونه این انتقال بین هموستاز طبیعی و بیماری، و مکانیسم‌های اساسی سازگاری با محیط‌های کم جاذبه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. برای ارائه درک کامل از این تحقیق، این کتاب طیفی از موضوعات از جمله:

(i) توضیح نیروهای فیزیکی در تعامل با سلول ها را در بر می گیرد. ریزگرانش و محیط های آنالوگ ریزگرانش،

(ii) نحوه تاثیر تغییرات در این نیروهای سلولی بر فیزیولوژی انسان، به ویژه عملکرد ایمنی،

(iii) استفاده از این محیط‌ها برای توسعه مدل‌های کشت بافت ارگانوتیپی سه‌بعدی (3-D) به عنوان جایگزین‌های انسانی پیش‌بینی‌کننده برای تحقیقات ارگان‌زایی و بیماری، و

(iv) پاسخ‌های پاتوژن میکروبی به کشت در این محیط‌ها، با تمرکز بر بیماری‌های عفونی

در مجموع، این اطلاعات نشان‌دهنده گامی حیاتی در آمادگی برای اکتشاف فضایی طولانی مدت انسان، دانش ما را در مورد فرآیندهای بیولوژیکی اساسی و مکانیسم‌های مهم برای درک عملکرد طبیعی و بیماری ارتقا می‌دهد و ممکن است به استراتژی‌های جدیدی برای درمان و پیشگیری منجر شود.

Many breakthroughs in biological research and translational healthcare advancements have been achieved by studying the response of biological systems to extreme environments. The spaceflight platform provides a unique environment where researchers can explore fundamental questions into cellular and molecular response mechanisms to unveil novel insight into human health and disease. Since the physical force of gravity has shaped the architecture of all biological systems on our planet, spaceflight provides the opportunity to see life in a new adaptational mode - in response to reduced gravity. This enables investigations into the effects of the microgravity environment and associated changes in mechanical forces on mammalian cells/tissues and microbial pathogens, to bring novel insight into disease mechanisms, which are not discernable using conventional experimental approaches.

Research using spaceflight platforms represents a paradigm shift in how we observe life processes and is on the leading edge of research discoveries into cellular and molecular mechanisms of health and disease. By incorporating the views of leading authors, this book highlights landmark discoveries and advances in mammalian cellular and microbiology research in both true spaceflight and ground-based spaceflight analogue environments for scientists and students alike who are interested in the influence of physical forces on mammalian and microbial cells, how this impacts transition between normal homeostasis and disease, and basic mechanisms of adaptation to low gravity environments. To provide a thorough understanding of this research, this book covers a range of topics including:

(i) description the physical forces interacting with cells in microgravity and microgravity analogue environments,

(ii) how alterations in these cellular forces impact human physiology, specifically immune function,

(iii) use of these environments to develop organotypic three-dimensional (3-D) tissue culture models as predictive human surrogates for organogenesis and disease research, and

(iv) microbial pathogen responses to culture in these environments, focusing on infectious disease

Collectively, this information reflects a critical step in preparation for long-duration human space exploration, advances our knowledge of basic biological processes and mechanisms important to understand normal function and disease, and may lead to new strategies for treatment and prevention.