新しい研究は、宇宙旅行マウスの骨量減少を防ぐ人工化合物の有効性を実証しました。この画期的な進歩は、地球上の宇宙飛行士や骨粗鬆症患者に解決策を提供する可能性があります。本日（9月18日）、Natureパートナー誌npj Microgravityに掲載された新しい研究では、国際宇宙ステーション（ISS）に滞在しているマウスに人工化合物を与えると、時空に関連する骨量の減少が大幅に防止されることが判明した。

カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）とマサチューセッツ州ケンブリッジのフォーサイス研究所の学際的な教授チームが主導したこの研究は、地球での長期宇宙旅行と筋骨格系の変性によって引き起こされる極度の骨量減少を軽減する有望な治療法に焦点を当てている。


微小重力によって引き起こされる骨損失は、長期にわたる宇宙ミッションにおいて長い間重要な問題となってきました。微小重力によって機械的負荷が減少すると、地球上の 12 倍の速度で骨量が減少します。地球低軌道にいる宇宙飛行士は月に最大1%の骨損失率を経験する可能性があり、これにより宇宙飛行士の骨の健康が損なわれ、長期の宇宙飛行中やその後の人生で骨折のリスクが高まる可能性があります。

骨量減少を軽減する現在の戦略は、骨形成を促進するために運動によって引き起こされる機械的負荷に依存していますが、この戦略は、最大6か月間微小重力にさらされる乗組員にとって完璧とは程遠いです。運動は必ずしも骨損失を防止できるわけではなく、乗員の貴重な時間を浪費するだけでなく、特定の種類の怪我には禁忌となる場合もあります。

新しい研究では、NELL 様分子 1 (NELL-1) の全身投与が微小重力誘発性の骨量減少を軽減できるかどうかを調査しました。この研究は、カリフォルニア大学ロサンゼルス校デビッド・ゲフィン医学部の形成外科副部長であり、外科および整形外科学の教授であるチア・スー医学博士によって主導されました。 NELL-1 は、フォーサイス研究所の Kang Ting 医師によって発見され、骨の発達と骨密度の維持に重要です。ディン教授はまた、NELL-1の局所投与が骨や軟骨などの筋骨格組織を再生できることを示す複数の研究を主導している。

国際宇宙ステーションで NELL-1 を全身に投与するには、研究チームは注入回数を最小限に抑える必要がありました。フォーサイス研究所のBen Wu博士とYulong Zhang博士は、生物学的活性を失わずにNELL-1分子の半減期を5.5時間から15.5時間に延長することでNELL-1の治療可能性を高め、一般的な有害作用なしに骨組織をより特異的に標的とすることができる不活性ビスホスホネート（BP）を生体結合させることにより「スマートな」BP-NELL-PEG分子を作成した。血圧の。

その後、Soo チームと Ting チームは、地球上での BP-NELL-PEG の有効性と安全性を判断するために、改良された分子の広範な評価を実施しました。彼らは、BP-NELL-PEG が明らかな副作用を引き起こすことなく、骨組織に対して優れた特異性を持っていることを発見しました。

実際の宇宙条件下での BP-NELL-PEG の実用性を判断するために、研究者らは宇宙科学推進センター (CASIS) およびアメリカ航空宇宙局 (NASA) エイムズ支局と協力して宇宙への大規模な準備を行いました。ISS マウスの半数を微小重力環境 (「TERM 飛行」) に最長 9 週間曝露し、長期宇宙旅行の課題をシミュレートし、残りのマウスは飛行して地球に帰還させました。米国史上初の生きたネズミの帰還（「LAR飛行」）の打ち上げから数週間後。 TERM群とLAR飛行群の両方がBP-NELL-PEGまたはリン酸緩衝生理食塩水（PBS）対照群による治療を受けた。同数のマウスが通常の地球重力 (「地上」) 対照群としてケネディ宇宙センターに残り、同じく BP-NELL-PEG または PBS で治療されます。

骨形成は、BP-NELL-PEG で治療した飛行マウスと地上マウスの両方で有意に増加しました。宇宙でも地球でも治療を受けたマウスには、健康に明らかな悪影響は見られませんでした。

「私たちの発見は、将来の宇宙探査、特に微小重力環境での長期滞在を伴うミッションに大きな期待をもたらします」と主任著者の Chia Soo 氏は述べています。 「ヒトを対象とした研究でこれが確認されれば、BP-NELL-PEGは、特に怪我やその他の障害要因により従来の筋力トレーニングが不可能な状況において、骨量減少や筋骨格変性との戦いにおいて効果的なツールとなるでしょう。」

「この生物工学戦略は、ここ地球上でも重要な利益をもたらす可能性があり、極度の骨粗鬆症やその他の骨関連疾患に苦しむ患者に潜在的な治療法を提供する可能性がある」と共同主任研究員のベン・ウー氏は述べた。

「次のステップとして、UCLAプロジェクトサイエンティストのピン・ハ医学博士、修士号が生きた動物帰還データの分析を監督することになる。これにより、将来の宇宙飛行士が長期にわたる宇宙ミッションから回復するのを助ける方法に光が当たることを期待している。」