Danske studerende vinder guld for opfindelsen af medicin til Mars-missioner
...ved en stor international konkurrence med deltagere fra hele verden.
Team PharMARSy

Medicin dannet i afføringsbakterier er måske løsningen på astronauters problemer med nedbrydningen af knogler og muskler på rumrejser. (Foto: Team PharMARSy)

Opdateret artikel

Artiklen her blev oprindeligt udgivet 26. oktober 2018, men er 5. november 2018 blevet genpubliceret og opdateret med de danske studerendes flotte resultat ved den internationale konkurrence.

Tænk hvis du en dag skal på en rumrejse til Mars. Hvad bliver den største udfordring, hvis vi en dag skal bo under de ekstreme forhold på den røde planet?

I fremtiden står vi overfor et hav af udfordringer, hvis vi en dag vil kolonisere Mars: Hvad vi skal spise, hvor vi skal bo og hvordan vi skal komme derop?

En af de største udfordringer er dog, at vores knogler og muskler bliver nedbrudt, fordi tyngdekraften er svagere på Mars end på Jorden, fortæller Christina Toldbo, cand.scient med speciale i astrofysik, som arbejder i Det Europæiske Rumargentur, ESA.

Men det prøver en gruppe studerende fra Københavns Universitet at finde en løsning på: De vil lave en kuffert med indbygget minilaboratorium, som kan komme med i bagagen på fremtidige missioner til Mars.

Deres opfindelse har lige vundet en guldmedalje ved den internationale iGEM-konkurrence, som løb af staben i Boston, USA den 25.-28. oktober 2018.

Du kan læse mere om deres sejr og se et billede fra konkurrencen til sidst i artiklen. 

Et af de første skridt i processen med at lave medicin ud af e. colibakterier, er at få bakterierne til at optage DNA. DNA'et fortæller nemlig bakterierne, hvilken slags medicin de skal lave. (Video: Anne Sophie Tingsted / Videnskab.dk)

Ikke så langt ude, som det lyder

Kufferten, som de studerende vil lave, skal være fuld af tarmbakterier. Det lyder måske ikke særlig lækkert, men måske kan det blive ganske praktisk i fremtiden.

Indeni bakterierne skal der dyrkes medicin, som, de studerende håber, vil kunne modvirke muskelsvind og knogleskørhed blandt astronauter på rum-missioner - et udbredt problem, når rumrejsende vender tilbage til Jorden.

'Det er da langt ude at dyrke medicin til fremtidens astronauter i tarmbakterier', tænker du måske, men en forsker i rum-missioner er positivt stemt overfor ideen.

Christina Toldbo, som er ansat i Den Europæiske Rumorganisation, ESA, er ret vild med de studerendes mulige bidrag til fremtidens rumteknologi:

»Jeg kan rigtig godt lide ideen om at lave medicin ud af let-tilgængelige bakterier i et lille, transportabelt format,« siger astrofysikeren. Hun har vurderet projektet som uafhængig fagperson for Videnskab.dk, men har ikke været involveret i det.

Center for Plante- og Miljøvidenskab

Team PharMARSy, som gruppen kalder sig, er sammensat af studerende fra bioteknologi, farmaci, retorik, fysik, bioinformatik, biokemi og molekylær biomedicin. (Foto: Team PharMARSy)

Kuffertens smarte egenskab

Det nye og praktiske ved Mars-kufferten er, at den både skal kunne fremstille og rense medicin.

På den måde slipper astronauterne  for at slæbe et stort medicinlager med på længere rum-missioner eller for at vente flere måneder på nye forsyninger fra Jorden. De slipper også for at rense medicinen for tarmbakterier før brug, hvilket kan være en dyr affære. 

For at gøre kufferten selvproducerende og selvrensende udnytter de studerende en speciel egenskab hos nogle bestemte slags e. colibakterier. 

Visse e. colibakterier har en særlig giftsprøjte, med et fint ord kaldet en 'injectisome'. Normalt bruges injectisomen til at sprøjte gift ind i vores celler og gøre os syge, men de studerende vil erstatte giften indeni bakterierne med et protein, der kan bruges som medicin.

Medicinkuffert

Kufferten skal opdeles i to kamre. Det gule med tarmbakterier, der flyder rundt i næringsvæske. Det blå skal fyldes med protein flydende i opbevaringsvæske, der sikrer proteinets holdbarhed. (Illustration: Team PharMARSy)

I starten ligger e. colibakterierne i det gule kuffertkammer på billedet. Tanken er, at bakterierne skal sætte sig fast på kuffertens skillevæg og bruge deres giftsprøjte til at skyde proteinet, der kan bruges som medicinen, ind igennem skillevæggen og ind i det blå kammer med opbevaringsvæske. På den måde bliver tarmbakterier og medicin adskilt i hvert sit kammer.

Marsboere mister muskelmasse

Gruppen fra Københavns Universitet prøver lige nu at dyrke væksthormon, fordi de mener, det kan bruges mod muskeltab og knogleskørhed, som er et af de problemer, vi mennesker vil stå overfor ved en fremtidig marsmission.

»Tyngdekraften på Mars er kun en tredjedel af den tyngdekraft, vi har på Jorden, og det gør knogler og muskler svage. Derfor kommer astronauterne tilbage til Jorden med nedsat knogledensitet, svækkede muskler og andre medicinske skavanker,« forklarer Christina Toldbo fra ESA.

De studerende vil også prøve at eksperimentere med at dyrke andre former for proteinbaseret medicin i tarmbakterierne.

astronauter på mars

Den første marslanding skal foretages omkring 2040, lyder planen, som de internationale rumagenturer er blevet enige om i 2018. (Foto: Shutterstock) 

Sidste holdbarhedsdato er relativ i rummet

Forskning peger på, at medicins holdbarhed forkortes i rummet. Derfor vil det være smart at kunne tage en kuffert, som hele tiden producerer ny medicin, med på missioner.

På Jorden kan de fleste typer medicin cirka holde i tre til fem år, men det mener Christina Toldbo er for kort tid, hvis vi mennesker en dag vil kolonisere Mars:

»Den kortest mulige mission til Mars, hvor man bare flyver derhen, sætter et flag og flyver tilbage igen, vil tage cirka syv måneder hver vej. Men det er ikke det, de internationale rumagenturer er interesserede i på langt sigt,« forklarer hun.

»Når rumargenturerne en dag sender folk til Mars, vil de blive der i længere tid for at lave biologiske eksperimenter og prøve teknologier af. Så ja, vi kan godt have nok medicin med til en kort mission, men hvis vi sender mennesker til Mars for at lære at leve på planeten, vil kufferten være en af de opfindelser, der er interessant at prøve af.«

Medicins kortere holdbarhed i rummet skyldes den stærke stråling fra Solen, som Jordens magnetfelt og atmosfære normalt skærmer for.

Et inspirationsprojekt til internationale rumagenturer

Selvom medicinkufferten vil være brugbar på Mars, bliver den næppe sendt derop lige med det første, mener Christina Toldbo dog.

Hun fortæller, at NASA har en langsigtet plan om, at mennesker skal bosætte sig på Mars. Men lige nu ligger de internationale rumagenturers fokus på at gennemføre flere månelandinger, så det vigtige ved de studerendes rumkuffert er ideen i sig selv:

»Det er ikke så væsentligt, at projektet bliver realiseret nu og her. Det er et inspirationsprojekt, der skal vise spillerne i rumindustrien, at det kan lade sig gøre at udvikle en metode til at dyrke og rense medicin i rummet,« siger hun, og uddyber:

»I princippet kunne vi godt sætte et menneske på Mars i morgen. Vi ved, hvordan man lander og har den nødvendige teknologi. Men hvor marsrejsen før var et hovedmål for de internationale rumagenturer, koncentrerer de sig nu om Månen. Derfor tror jeg ikke, at koloniseringen af Mars kommer til at begynde før om 50 til 100 år.«

Strålingsfare vanskeliggør livet på Mars

Selvom vi i princippet kan sende et menneske til Mars, understreger Christina Toldbo, at der vil være mange udfordringer forbundet med en mission.

Hun fortæller, at et menneske godt kan opholde sig på Mars, hvis han eller hun er tilstrækkeligt beskyttet. Et længere besøg vil dog være svært på grund af den forhøjede stråling, der ødelægger menneskelige celler og højner risikoen for kræft.

Solstorm

»Solstorme slynger en masse partikler igennem rummet under solstorme. Hvis de rammer Mars, giver det et meget forhøjet strålingsniveau,« siger Christina Toldbo fra ESA. (Foto: Shutterstock)

»Han vil skulle bo indeni en form for base, der skal skærmes af for strålingen. Mars’ egne ressourcer er faktisk den mest effektive beskyttelse mod strålingsfare, så man kunne grave basen ned i jorden, bygge den i et krater eller en grotte, eller lave et skjold af vand udenom den,« siger Toldbo og fortæller derefter, hvordan man skulle skaffe proviant:

»Man vil tage frø med til at gro planter med på missionen, så man kan lave sit eget selvforsynende drivhus indeni basen. Vand vil vi nok skulle have med hjemmefra, men vi er blevet rigtig dygtige til at genbruge det.«

Guldmedalje ved iGEM-konkurrencen i Boston

De studerende fra Københavns Universitet kunne hente en guldmedalje med hjem ved årets internationale iGEM-konkurrence i syntesebiologi for studerende, der havde over 5000 deltager fra 44 forskellige lande. Der bliver ikke kun uddelt en guld, sølv eller bronzemedalje til konkurrencen - alle hold kan i princippet tage medaljer med hjem, hvis de lever op til dommernes krav. 

Hvad er iGEM-konkurrencen?
  • En årlig international konkurrence i syntesebiologi for studerende.

  • Over 300 forskellige hold fra hele verden deltager.

  • Holdene er udvalgt af professorerne på de forskellige universiteter.

  • Holdene er tværfaglige og er sammensat på tværs af studieretninger.

  • De studerende skal selv stå for hele projektet lige fra fundraising og kommunikation til laboratorieforsøg og etiske spørgsmål.

  • Sidste år vandt Danmark to guldmedaljer og en bronzemedalje.

Ifølge Christina Toldbo, der selv er tidligere deltager og medaljevinder, kan iGEM-konkurrencen have positiv betydning for de studerendes kommende arbejdsliv:

»Jeg fik hele min karriere ved at deltage i iGEM. For eksempel mødte jeg en tidligere astronaut i forbindelse med konkurrencen. Han arbejdede med at bruge alger til at lave mad og ilt til astronauter på rumrejser, og mødet inspirerede mig til, hvad mit speciale skulle handle om,« fortæller hun.

Da Videnskab.dk snakkede med de studerende før konkurrencen, så de meget frem til at deltage:

»Vi glæder os til endelig at fremvise det projekt, som vi har arbejdet længe og intensivt på, og det bliver samtidig interessant at se de andre gruppers projekter,« siger Lasse Meyer fra projektet, der til dagligt læser bioteknologi.

»Deres ide er meget lovende. De studerende har selv fundet på ideen, og de har allerede tiltrukket sig opmærksomhed på udenlandske universiteter og vundet to priser ved det nordiske mesterskab i syntesebiologi,« siger deres projektvejleder Sotirios Kampranis, associate professor ved Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet.

Team PharMARSy2

Team PharMARSy lige efter at have præsenteret deres projekt på konferencen i Boston. (Foto: Team PharMARSy)

iGEM-projekt: Biologiske byggeklodser lavet af svampesporer
Styrketest

Svampesporerne skal være stærke, hvis de skal bruges som byggeklodser. (Foto: DTU Biobuilders)

Et hold studerende, der kalder sig DTU Biobuilders, skal også deltage i den internationale iGEM-konkurrence i år.

Deres ide går ud på at dyrke biologiske byggeklodser til at bygge baser til astronauter, når rummet engang skal koloniseres.  

Du kender nok de hærdede svampe, der gror på træerne i skoven. De studerende vil gro deres byggemateriale af svampe og hærde dem ved at bage dem i ovnen.

Svampene skal også genmodificeres, så de kan lave melanin, som er UV-beskyttende. Mars’ atmosfære er nemlig så tynd, at UV-stråling kan blive et problem for fremtidige bosættere.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs nyt om fusionsenergi, som DTU med forsøgsreaktoren på billedet nedenfor - en såkaldt tokamak - nu er kommet lidt nærmere.


Det sker