La medicina che arriva dallo spazio

Le recenti missioni spaziali del programma internazionale Artemis di ritorno alla Luna sono un esempio particolarmente significativo. A differenza delle normali missioni in orbita intorno alla Terra, che ospitano gli astronauti in ambienti relativamente ampi, confortevoli e ben attrezzati come la Stazione Spaziale Internazionale (paragonabile a un appartamento con sei locali), gli attuali voli umani verso la Luna avvengono in veicoli al limite del claustrofobico, nei quali ogni grammo di massa e ogni centimetro cubo di spazio occupato hanno un costo elevatissimo. Il volo intorno alla Luna di Artemis II, ad aprile 2026, ha stipato tre uomini e una donna per nove giorni in una cabina di soli nove metri cubi: l’equivalente del vano di carico di un furgone. Unico lusso, per così dire, una toilette situata in un vano separato dalla cabina, cosa che le missioni lunari Apollo degli anni Sessanta non avevano (usavano scomodissimi sacchettini). Per il resto, ci si lava, si dorme, si mangia, si fa ginnastica e si lavora in quei nove metri cubi.

Miniaturizzazione e sorveglianza

In queste condizioni, anche gli apparecchi medici, necessari per monitorare la salute degli astronauti, devono essere il più possibile miniaturizzati e leggeri. E la salute di chi va nello spazio profondo va sorvegliata in dettaglio, perché l’ambiente spaziale altera fortemente la fisiologia e deprime il sistema immunitario mentre facilita la riattivazione di virus latenti nell’organismo, come quello che causa l’herpes zoster. 

Lo studio Immune Biomarkers della NASA ha appunto osservato questi fenomeni durante la missione Artemis II attraverso la raccolta di campioni di sangue (sulla Terra, prima e dopo la missione) e di saliva (durante il volo). Ma per quest’ultimo test si presentava una difficoltà: a bordo non c’era spazio per un frigorifero che permettesse di conservare i campioni prelevati. Quindi i metodi tradizionali, con ingombranti tamponi, provette e conservanti da tenere in fresco, erano inutilizzabili.

La soluzione adottata è stata semplice e ingegnosa: i campioni di saliva sono stati conservati a secco, facendoli assorbire da foglietti di carta speciale, raccolti in libretti tascabili.

Una volta riportati sulla Terra, questi libretti hanno permesso ai ricercatori di rilevare proteine, enzimi e altri biomarcatori presenti nei campioni per caratterizzare il modo in cui il corpo umano risponde ai fattori di stress di una missione nello spazio profondo, che sono molto diversi da quelli delle missioni nelle vicinanze della Terra. In questo modo sono stati acquisiti dati rari e preziosissimi sulle condizioni del sistema immunitario, sugli stati infiammatori, sullo stato nutrizionale e sulle condizioni delle ossa degli astronauti, che sono vere e proprie cavie volanti.

Tutto questo è ovviamente molto interessante per chi si occupa di medicina spaziale visto che gli ultimi campioni fisiologici raccolti in voli lunari risalgono a oltre mezzo secolo fa e provengono da un numero minuscolo di persone: gli astronauti Apollo che volarono verso la Luna fra il 1969 e il 1972 furono ventiquattro in tutto, e tutti maschi (Christina Koch, astronauta di Artemis II, è la prima donna in assoluto ad aver volato verso la Luna). Ma per noi sulla Terra cosa cambia?

Le ricadute per noi sulla Terra

Prima di tutto, i foglietti per campioni salivari semplificano l’intero flusso di lavoro relativo alla raccolta di campioni biologici, e semplificare significa risparmiare, cosa senz’altro utile per qualunque servizio sanitario. In secondo luogo, questi foglietti facilitano enormemente i test domiciliari, gli studi demografici e le raccolte decentralizzate. Studi che prima sarebbero stati impraticabili per questioni di costo e logistica diventano fattibili, permettendo nuove scoperte e suggerendo nuove terapie. Cosa altrettanto importante, questa tecnologia è utilizzabile anche in Paesi nei quali le infrastrutture sono carenti o inesistenti. Da non trascurare, infine, la riduzione dell’impatto ambientale dei rifiuti sanitari: niente più tamponi o provette.

Innovazioni come questa non ricevono mai l’onore di un articolo in prima pagina e sfuggono facilmente all’attenzione dell’opinione pubblica. Ma ci sono, e sono frequentissime. Ogni giorno, un passo alla volta, la scienza e la tecnologia progrediscono senza grandi clamori, grazie al paziente lavoro di ricercatori e ricercatrici. Possono sembrare banali affinamenti di qualcosa che già esisteva, ma a lungo andare questi piccoli passi si accumulano e diventano grandi balzi nel modo di fare medicina.

Lo studio degli effetti delle radiazioni

Quello dei foglietti che sostituiscono tamponi e provette è solo un esempio fra i più semplici e recenti delle numerose ricadute della tecnologia spaziale in campo medico oltre che in altri settori. L’ente spaziale statunitense dedica a queste ricadute una sezione apposita del proprio sito (Spinoff.nasa.gov); l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) fa lo stesso (Commercialisation.esa.int). Per fare un altro esempio, l’ESA ha trasferito a AirinSpace, un’azienda francese, la tecnologia sviluppata per decontaminare l’aria a bordo della stazione spaziale russa Mir degli anni Novanta. Nell’ambiente chiuso di una stazione spaziale, i microorganismi sospesi nell’aria sono un rischio grave per gli astronauti e anche per le apparecchiature di bordo. Non basta intrappolarli con filtri: è necessario distruggerli. Oggi quest’azienda protegge da batteri, virus e funghi i pazienti immunocompromessi in 32 ospedali in Francia ed è operativa in 50 Paesi.

Più in generale, gli astronauti si trovano in un ambiente che è una sorta di incubatore accelerato per molte patologie. L’assenza di peso induce l’organismo a smettere di rigenerare i tessuti ossei, creando l’equivalente di una rapida osteoporosi precoce che viene contrastata con diete ed esercizi fisici che oggi vengono applicati anche ai pazienti sulla Terra. Un astronauta che trascorre sei mesi nello spazio in orbita intorno al nostro pianeta, come è ormai abituale, riceve una dose di radiazioni equivalente a circa mille radiografie toraciche: questo lo espone a rischi maggiori di tumori, danni al sistema nervoso centrale e malattie cardiovascolari. Lo spazio è un ambiente profondamente ostile alla vita. Nonostante le visioni romantico-colonialiste di alcuni supermiliardari, qualunque idea di insediamento altrove nell’universo conosciuto deve fare i conti con questa dura realtà. Se la missione abbandona le vicinanze della Terra, il cui campo magnetico scherma in parte le radiazioni cosmiche, i rischi aumentano, e non si sa ancora di quanto con precisione: non ci sono dati ed esperienze dirette sufficienti. Sappiamo misurare benissimo le radiazioni, ma non siamo ancora esperti nel valutare i danni prodotti da quelle radiazioni. I dosimetri indossati regolarmente dagli astronauti misurano appunto la dose ricevuta, ma non i suoi effetti.

Questa è una grande incognita per i piani statunitensi, europei e cinesi di stabilire una presenza umana permanente sulla Luna. Per questo motivo si usa la biodosimetria, ossia la tecnica di identificare i livelli di cambiamento fisiologico, biologico e chimico causati dall’esposizione alle radiazioni. Si confrontano campioni di DNA degli astronauti prelevati prima e dopo la missione e si sfrutta il più possibile un caso rarissimo, quello di Scott e Mark Kelly, che sono gemelli identici ed entrambi astronauti: la NASA ha dedicato a loro una lunga ricerca apposita, intitolata Twins Study. Nel corso di queste ricerche, l’ente spaziale statunitense ha scoperto che ci sono alcune porzioni specifiche del DNA, i cosiddetti microsatelliti di tipo LMR (long mononucleotide repeat, ripetizione mononucleotidica lunga), che si comportano come una sorta di dosimetro naturale.

Anche in ambito oncologico

Questa scoperta ha portato al lancio di un prodotto dedicato alla ricerca clinica sui pazienti oncologici terrestri che consente di ottimizzare la scelta dei farmaci e dei trattamenti in base alle mutazioni genetiche specifiche delle cellule cancerose del singolo individuo. Il prodotto (OncoMate di Promega) è in uso da anni negli Stati Uniti e in Europa nella diagnosi dettagliata dei tumori, ma pochi sanno che è figlio della ricerca spaziale.

La carrellata delle ricadute mediche dell’esplorazione spaziale potrebbe proseguire a lungo, ma già questi esempi chiariscono due cose fondamentali, oltre al fatto che sono molto numerose. La prima è che è rarissimo che un prodotto o una tecnologia medica annunci in maniera chiara al pubblico generico che deriva dalla ricerca spaziale, e questo fa sì che le missioni umane nel cosmo siano viste da molti come una costosa e inutile stravaganza, quando in realtà la voce di costo più importante in qualunque volo spaziale non è mai la tecnologia o il propellente o il veicolo: è l’insieme degli stipendi pagati a chi ci lavora. La seconda è che i soldi investiti nello spazio vengono spesi molto concretamente sulla Terra per migliorare la vita sul nostro splendido e fragile pianeta, giorno dopo giorno.