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Endothelial Cells
Im Experiment Endothelial Cells geht es darum, den Effekt der Schwerelosigkeit und von kosmischen Strahlungen auf mikrovaskuläre Endothelzellen (HMEC-1) zu untersuchen mittels Genomexpression- und Zellzyklus Analysen. Als Endothel bezeichnet man die Zellen der innersten Wandschicht von Lymph- und Blutgefässen. Das Ziel dieses Experimentes ist es, kardiovaskuläre und muskel-skeletale Probleme zu untersuchen, die aufgrund von Verletzungen am Endothel entstanden sind. Dieses Experiment wird in KUBIK durchgeführt währen der 10 tägigen Kurzzeit Mission, welche am 1. September 2015 startet.
EPO Cristoforetti
EPO Cristoforetti: Wissenschaftliche Demonstrationen in der Schwerelosigkeit durchgeführt von Samantha Cristoforetti während ihrer Mission zwischen November und Mai 2015. Das Zielpublikum sind Kinder und junge Erwachsene. Verschiedene wissenschaftliche Konzepte, Aspekte der menschlichen Raumfahrt und das italienische Experiment Nanoparticles and Osteoporosis / Cell Shape and Expression wurden in einem Video Recording diskutiert und einfache Demonstrationen gezeigt. Ein Beispiel: Barycentric balls in space
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TripleLux (Part A und B)
Bei den TripleLux Experimenten geht es um das Erforschen der Auswirkung der Schwerelosigkeit auf das Immunsystem. Es ist bekannt, dass die Funktion des Immunsystems von Astronauten, die sich längere Zeit im All aufhalten, beinträchtig ist. Der Fokus liegt auf dem Verstehen von den zellulären Mechanismen die der Immunantwort zugrunde liegen.
Dazu werden Makrophagenzellen von Ratten (Part A) und Muschelzellen (Part B) in kleinen Containern auf die Internationale Raumstation gebracht und dort ins Biolab eingebaut. Nachdem sie eine Zeitlang der Schwerelosigkeit ausgesetzt waren, wird die Immunreaktion gemessen, indem Hefepartikel zu den Zellen hinzugefügt werden. Diese Partikel werden von den Zellen aufgenommen und verdaut, genauso wie es auch im Körper passiert wenn unsere Immunzellen Krankheitserreger bekämpfen. Die Aufnahme der Partikel ist mit einer chemischen Reaktion, die Licht aussendet, gekoppelt. Somit kann der Grad der Immunantwort optisch gemessen werden.
Diese Daten werden von Wissenschaftler der ETH Zürich (Part A) und der Technischen Universität in Berlin (Part B) ausgewertet. BIOTESC ist unter anderem dafür verantwortlich, die Durchführung des Experiments auf der ISS zu planen, Tests zu organisieren und die Arbeitsanleitungen für die Astronauten zu schreiben. Bei der Ausführung werden die Astronauten aus dem Kontrollraum in Hergiswil unterstützt.
TripleLux Part A wurde mit dem SpaceX-6 Flug im April 2015 zur Station gebracht und während zwei Wochen im März/April 2015 durchgeführt. TripleLux Part B flog mit dem SpaceX-5 Flug im Januar 2015 und wurde im März 2015 durchgeführt.
T-Cell Act in Aging
T-Cell Act in Aging ist ein Biologiexperiment, das auf der ISS von Kubik Gebrauch macht. Auch hier wird der Effekt der Schwerelosigkeit auf die Aktivierung des Immunsystems untersucht. Ziel des US-amerikanischen Wissenschaftsteams ist es, die Immunsuppression durch Schwerelosigkeit mit den ähnlichen Effekten, beobachtet bei alten Menschen, zu vergleichen.
Für das Experiment werden menschliche T-Zellen verwendet, die aus Nebenprodukten der Blutspende gewonnen werden. Diese werden mit Nährmedium in die Hardware und bei 37° in den Kubik Inkubator eingesetzt. Nach bestimmten Zeitabschnitten wird vom Astronauten manuell die Zugabe des Aktivators, der, wie das Antigen eines Fremdorganismus, die vormals «schlafenden» T-Zellen aktiviert und somit die spezifischen Reaktionen innerhalb der Zelle auslöst. Zu einem späteren Zeitpunkt werden die Zellen mit einem Fixativ fixiert.
Die Experimentcontainer werden nach Beendigung des Experiments wieder zur Erde transportiert und dem Wissenschaftler für die Analysen übergeben. Wie bei Triplelux-B ist Biotesc dafür verantwortlich, die Durchführung auf der Station zu planen, Anleitungen für die Astronauten zu schreiben, Tests zu planen und die Aktivitäten auf der Station mit dem Flugkontrollteam in München zu koordinieren und den Astronauten zu unterstützen.
Das Experiment wurde erstmals erfolgreich im April 2014 während der SpX-3 Mission durchgeführt. Ein zweiter Durchgang, mit einem anderen Protokoll, wird im Januar 2015 während der SpaceX-5 Mission durchgeführt.
Stem Cell Differentiation
Stammzellen spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Knochenmasse und sind die Hauptquelle von Osteoblasten für Knochenumbau und Knochenreparatur. Ob der Körper genug Osteoblasten zur Verfügung hat ist von dem Wachstum, Differenzierung und Chemotaxis von mesenchymalen Stammzellen abhängig. Das Ziel dieses Experiments ist zu bestimmen, wie Schwerelosigkeit diese Processe beeinflusst. Dazu werden menschliche mesenchymale Stammzellen in spezielles Flugghardware ausgesät, das zur ISS geflogen wird. Hier werden die Zellen in normalem oder differenzierung-induzierendem Medium für 2 Wochen im KUBIK bei 37 ° C inkubiert. Dann werden sie fixiert und gelagert so dass sie von den Wissenschaftlern nach der Rückkehr zur Erde analysiert werden können.
Wie in anderen Experimenten ist BIOTESC für das Planen und Testen des Experiments, die Vorbereitung der Anleitungen für Crew und Live-Support der Crew während der Ausführung verantwortlich.
12 Proben wurden der ISS mit dem Sojuz 42 geflogen und die Inkubation wurde in April 2015 durchgeführt.
Nanoparticles and Osteoporosis / Cell Shape and Expression
Diese beiden Experimente wurden im Auftrag der italienische Weltraumagentur „Agenzia Spaziale Italiana“ (ASI) durchgeführt. Astronauten sind während ihrem Aufenthalt auf der ISS einem starken Rückgang der Knochenmasse und –dichte ausgesetzt. Schwerelosigkeit verändert die metabolische Umgebung des Knochens, dies führt zu einem Verlust des Gleichgewichts und über längere Zeit zu einem Verlust der Knochendichte, genannt Osteoporose.
Das Experiment "Nanoparticles and Osteoporosis" zielt darauf ab, ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen der Osteoporose zu erlangen. Dies ist wichtig für die Entwicklung neuer Strategien für die Prävention oder Behandlung von Osteoporose.
"Cell Shape and Expression" untersucht die Veränderungen des Cytoskeletts in der Schwerelosigkeit. Das Cytoskelett ist verantwortlich für die mechanische Stabilisierung und gibt den Zellen ihre äussere Form. Zellen in der Schwerelosigkeit zeigen oft Veränderungen am Cytoskelett. Es ist bekannt, dass solche Veränderung des Zellskeletts zu einer Veränderung der Genexpression in der Zelle und damit letztlich zu einer Beeinträchtigung der biologischen Funktion führen kann.
Die Experimente wurden im Frühling 2015 simultan in KUBIK durchgeführt. BIOTESC war für alle Aktivitäten rund ums KUBIK verantwortlich, inklusive Aufbau on orbit, (De-)Installation der Experiment Container, Kopieren der Telemetrie Daten und dem Verstauen des KUBIKs nach erfolgreichem Abschluss der Experimente.
SPHEROIDS
In der simulierte Schwerelosigkeit (kultiviert auf der Random Positioning Machine) bilden Endothelzellen 3-dimensionalen Aggregate (Sphären). Das Experiment SPHEROIDS wird die Auswirkungen der realen Schwerelosigkeit auf Endothelzellen zeigen und die Auswirkungen gewählten Botenstoffe auf Veränderungen der Endothelzellen in Schwerelosigkeit untersuchen. Im Frühling 2016 werden 2 Sätze von Endothelzellen auf der ISS in KUBIK für jeweils 7 und 14 Tage inkubiert. Danach werden die Zellen in Labors in Deutschland, Dänemark und USA zurückehren, um analysiert zu werden.
EPO Peake
EPO Peake ist das Bildungsprogramm des ESA-Astronaut Timothy Peake für seine Principia Mission, die im November 2015 startet. Die „Classroom Videos Demonstration“ besteht aus fünf Aktivitäten, die zeigen, dass Gesetze der Mechanik auch in der Schwerelosigkeit gelten. In „Seeds in Space“ werden Samen an Schulen verteilt; die Hälfte von jedem Set is mit Timothy Peake zur ISS geflogen während die andere Hälfte auf dem Boden geblieben ist. Die Schüler können bewerten ob es Unterschiede im Keimen und Wachstum, zwischen diesen Samen gibt. Für „Astro Pi“ haben die UK Space Agency und die Raspberry Pi Foundation in einem Wettbewerb Studenten aufgefordert Computerprogramme zu schreiben, die unterschiedlichen Anforderungen der Raumfahrtindustrie erfüllen können - zB. Messungen und Kalibrierungen, Hardware Rekonfigurierbarkeit, Bildverarbeitung usw.
Die preisgekrönten Computercodes werden auf dem kostengünstigen, kreditkartengrossen, aber leistungsstarken Computer namens Raspberry Pi an Bord der ISS durchgeführt.
EPO Gerst (2014)
Wissenschaftliche Demonstrationen in der Schwerelosigkeit für Zielpublikum Kinder und junge Erwachsene: Aktion 42, Earth Guardian, Flying Classroom
Weitere Experimente unter Biotesc-Verantwortung