Uzayda yetiştirilen marul, astronotların kemik kaybını önlemesine yardımcı olabilir

NASA, 2030’larda Mars’a insan göndermeye hazırlanıyor. 3 yıllık görev, astronotları uzun bir mikro yerçekimi periyoduna maruz bırakacak ve bu da onların kemik kütlesini kaybetmelerine neden olacak. Ancak şimdi bilim adamları, kemik uyarıcı bir hormon üreten transgenik marul rapor ediyorlar. Bir gün, astronotlar marulu uzayda yetiştirebilir ve büyük bir kase salata yiyerek kemik kaybını önlemeye yardımcı olabilir. Ek olarak, araştırmacılar, marulun Dünya’daki sınırlı kaynaklara sahip bölgelerde osteoporozun önlenmesine yardımcı olabileceğini söylüyor.

Araştırmacılar bugün sonuçlarını Amerikan Kimya Derneği’nin (ACS) bahar toplantısında sunacaklar.

Astronotların genişletilmiş uzay görevleriyle ilgili önceki çalışmaları, osteopeni olarak bilinen bir durum olan, uzayda geçirdikleri her ay kemik kütlesinin ortalama %1’inden fazlasını kaybettiklerini göstermiştir. Toplantıda çalışmayı sunan yüksek lisans öğrencisi Kevin Yates, “Şu anda, Uluslararası Uzay İstasyonundaki astronotların kemik kütlesini korumaya çalışmak için belirli egzersiz rejimleri var” diyor. “Ama genellikle 6 aydan fazla Uluslararası Uzay İstasyonunda değiller.” Buna karşılık, Mars’a gitmek yaklaşık 10 ay sürüyor ve astronotlar, Dünya’ya evlerine yolculuk yapmadan önce gezegeni incelemek için yaklaşık bir yıl kalacaklardı.

3 yıllık görev, astronotları osteopeniye ve daha sonra osteoporoza karşı savunmasız bırakabilir. İnsan paratiroid hormonunun (PTH) bir peptit parçasını içeren bir ilaç, kemik oluşumunu uyarır ve mikro yerçekiminde kemik kütlesinin yenilenmesine yardımcı olabilir, ancak günlük enjeksiyonlar gerektirir. Büyük miktarlarda ilaç ve şırınga taşımak ve uzay görevlerinde uygulamak pratik değildir. Yani Yates; Somen Nandi, Doktora; Karen McDonald, Doktora; ve meslektaşları, astronotların çoğunlukla konserve ve dondurularak kurutulmuş diyetlerinde ciddi şekilde eksik olan bazı lezzetli yeşilliklerin tadını çıkarırken, astronotların bunu kendileri üretmelerinin bir yolunu bulmak istediler.

Nandi, “Astronotlar çok küçük olan transgenik tohumları taşıyabilirler – bir şişede başparmağınız büyüklüğünde birkaç bin tohum olabilir – ve onları normal marul gibi yetiştirebilirsiniz” diyor. “PTH gibi ilaçları gerektiği gibi sentezlemek için bitkileri kullanabilir ve ardından bitkileri yiyebilirler.”

Uluslararası Uzay İstasyonunda, astronotlar, kaynakların sınırlı olduğu bu ortamda düzenli marul yetiştirebileceklerini zaten gösterdiler. Davis, California Üniversitesi’nden Yates, Nandi ve McDonald, PTH peptidini enjeksiyon yerine ağızdan alınabilecek bir biçimde ifade eden transgenik bir marul geliştirmek istediler. Özel marul, dünyanın geleneksel ilaçlara erişimi olmayan bölgelerinde osteopeni tedavisine de yardımcı olabilir. PTH’nin vücuttaki stabilitesini ve biyoyararlanımını arttırmak için, bir insan antikorunun parça kristalleşebilir (Fc) alanı olan başka bir proteinin bir parçasını PTH’nin dizisine bağladılar. Önceki çalışmalar, Fc fragmanının, eklenen peptidin kanda dolaşım süresini artırarak daha etkili hale getirdiğini göstermiştir.

Araştırmacılar, PTH-Fc kodlayan bir geni bitki hücrelerine bulaştırarak marullara tanıttılar. Agrobacterium tumefaciens— Laboratuarda genleri bitkilere aktarmak için kullanılan bir bakteri türü. Transgenik marul bitkilerini ve onların soyunu PTH-Fc üretimi için taradılar. Ön sonuçlar, bitkilerin ortalama olarak, bir kilogram taze marul başına yaklaşık 10-12 miligram modifiye peptit hormonu ifade ettiğini göstermektedir. Yates’e göre bu, astronotların yeterli miktarda hormon alabilmek için günde yaklaşık 380 gram veya yaklaşık 8 bardak marul yemeleri gerektiği anlamına geliyor ve yaklaşık %10 biyoyararlanım olduğunu varsayarsak, bunun “oldukça büyük bir salata” olduğunu kabul ediyor.

McDonald, “Şu anda yaptığımız bir şey, en yüksek PTH-Fc ifadesine sahip olanı bulmak için tüm bu transgenik marul hatlarını taramaktır” diyor. “Şimdiye kadar birkaç tanesine baktık ve ortalamanın 10-12 mg/kg olduğunu gözlemledik, ancak bunu daha da artırabileceğimizi düşünüyoruz. İfadeyi ne kadar yükseltebilirsek, o kadar küçük tüketilmesi gereken marul miktarı.” Ekip ayrıca transgenik marulun Uluslararası Uzay İstasyonunda ne kadar iyi büyüdüğünü ve Dünya’dakiyle aynı miktarda PTH-Fc üretip üretmediğini test etmek istiyor.

Araştırmacılar, güvenliği belirlenmediği için henüz marulun tadına bakmamış olsalar da, diğer çoğu transgenik bitki gibi, normal muadili ile çok benzer bir tadı olacağını tahmin ediyorlar. Yine de transgenik marul astronotların plakalarını süsleyebilmeden önce, araştırmacıların PTH-Fc ekspresyon seviyelerini optimize etmesi gerekiyor ve daha sonra marulun hayvan modellerinde ve insan klinik deneylerinde kemik kaybını güvenli bir şekilde önleme kabiliyetini test edecekler. Yine de Yates, “Biz astronotları Mars’a gönderdiğimizde, bitkilerin ilaç ve diğer faydalı bileşikler üretmek için kullanılmamasına çok şaşırırım” diye tahmin ediyor.