Lực hấp dẫn của Trái đất khiến việc nghiên cứu về protein hay tế bào gốc gặp trở ngại, trong khi đó, nhiều nghiên cứu y học ngoài không gian đã chứng minh được tính hiệu quả. Điều này đang mở đường cho sự phát triển của nghiên cứu y học trong Vũ trụ.

Ngành công nghiệp mới

Trong một phòng thí nghiệm nhỏ, nằm lọt thỏm trong một tòa nhà chọc trời ở trung tâm thành phố Tel Aviv, Israel, các nhà khoa học tại SpacePharma đang thu nhỏ các mẫu thí nghiệm để gửi chúng lên không gian.

Trong bốn năm qua, những hộp thí nghiệm có kích thước tương đương một chiếc vali nhỏ bằng kim loại, đã nhiều lần bay vào không gian thông qua tên lửa SpaceX.

Được phủ bằng các tấm pin Mặt trời, những chiếc vali mang theo khám phá mới từ các tế bào ung thư bạch cầu đến cách tạo ra món bít tết trong phòng thí nghiệm.

Giám đốc điều hành SpacePharma, công ty sinh học làm việc với các bệnh viện nhi và hãng dược phẩm lớn trên khắp thế giới, ông Yossi Yamin đã đi tiên phong trong một ngành công nghiệp mới: Nghiên cứu khoa học từ bên ngoài Trái đất.

Sử dụng công nghệ do Trường Đại học Technion, trường đại học lâu đời nhất Israel, phát triển, các nhà sinh vật học đang thu nhỏ thí nghiệm và gửi chúng lên Trạm Vũ trụ quốc tế (ISS). Tại đây, các thí nghiệm có thể được điều khiển từ xa từ mặt đất.

Ông Yamin chia sẻ: “Đây không còn là khoa học viễn tưởng nữa. Năm ngoái, chúng tôi đã hoàn thành 7 thí nghiệm trên quỹ đạo và con số này đang tăng lên. Dự kiến tháng sau, chúng tôi sẽ thực hiện 5 cuộc thử nghiệm vào không gian trong các lĩnh vực khác nhau từ chăm sóc da đến thuốc chống lão hóa và các bệnh về não”.

Ý tưởng nghiên cứu y học ngoài không gian xuất hiện từ rất sớm nhưng phải đối mặt với nhiều rào cản, trong đó là chi phí vận chuyển cao. Bất chấp trở ngại này, hàng năm, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) phóng lên vũ trụ khoảng 50 chuyến bay mang theo các thí nghiệm y học. Các phi hành gia có thể sử dụng thời gian trên quỹ đạo để chuyên tâm nghiên cứu về phương pháp điều trị ung thư hoặc các bệnh hiểm nghèo khác.

Sở dĩ NASA kiên trì và nhiều công ty dược phẩm khác đang tham gia vào kế hoạch này vì những ưu điểm nổi trội khi nghiên cứu khoa học ngoài không gian. Lực hút của trường hấp dẫn của Trái đất có thể che giấu cách mà các tế bào giao tiếp với nhau, khiến cho việc lý giải tại sao chúng lại hành động như vậy trở nên khó khăn hơn.

Lực hấp dẫn cũng khiến việc giữ tế bào gốc ở trạng thái tinh khiết và hữu ích nhất trở nên phức tạp hơn rất nhiều. Đơn cử như các nghiên cứu cấu trúc tinh thể phức tạp của các protein liên quan đến ung thư, virus, rối loạn di truyền hay bệnh tim.

Việc phát triển các tinh thể dễ vỡ này từ đầu là rất quan trọng để phân tích cách một khối u hoặc virus phát triển. Nhưng khi chúng sinh sôi trên Trái đất, lực hấp dẫn làm thay đổi chúng, che khuất cấu trúc nguyên gốc của chúng.

Tư nhân hóa nghiên cứu ngoài không gian

Một phi hành gia NASA làm thí nghiệm khoa học trên tàu vũ trụ.

GS Thais Russomano, Giám đốc điều hành công ty y học vũ trụ Thinktank InnovaSpace, cho biết: “Việc tìm hiểu cấu trúc 3D của các protein liên quan đến tình trạng sức khoẻ có thể giúp con người hiểu rõ hơn về cách cải thiện hoặc ức chế chức năng của chúng. Các tinh thể phát triển lớn hơn trong không gian và có ít khuyết điểm hơn”.

Theo giáo sư này, từ Trái đất, các nhà khoa học có thể sử dụng máy tính để mô phỏng cấu trúc protein nhưng điều này tốn rất nhiều dữ liệu. Trong khi đó, nghiên cứu ngoài không gian mất ít thời gian hơn và hiệu quả cao hơn.

Đơn cử, trong 4 năm qua, công ty công nghệ sinh học MicroQuin, Mỹ, đã điều chế một dòng thuốc mới được thí nghiệm trên ISS. Đó là thuốc điều trị ung thư buồng trứng, ung thư vú, chấn thương sọ não, bệnh Parkinson, thậm chí cả bệnh cúm, dựa trên protein TMBIM.

Từ lâu, các nhà khoa học đã muốn nghiên cứu TMBIM để sản xuất thuốc vì chúng có thể điều chỉnh môi trường bên trong tế bào. Tuy nhiên, do lực hấp dẫn nên TMBIM nổi tiếng là khó kết tinh trên Trái đất nhưng MicroQuin có thể nghiên cứu nó trong không gian.

Trong những năm tới, nghiên cứu ngoài không gian được kỳ vọng sẽ thay đổi nhiều nghiên cứu y học. Ví dụ, việc nghiên cứu tế bào gốc có thể mở ra kỷ nguyên cho lĩnh vực y học tái tạo, giúp phục hồi các cơ quan bị tổn thương và mang lại hy vọng cho những người bị suy tim hoặc suy gan.

Nhưng trên Trái đất, quá trình nghiên cứu tế bào gốc quá tốn kém và không hiệu quả. Ước tính, nếu nuôi cấy một triệu tế bào gốc, chỉ khoảng 100 tế bào có thể tái lập thành công thành cơ tim hoặc tế bào gan nhưng chúng cũng không đủ thích hợp để cấy ghép vào cơ thể.

Do đó, các nhà khoa học hy vọng tế bào gốc có thể phát triển khoẻ mạnh trong môi trường không trọng lực như ở ngoài không gian. Đây chỉ là một ví dụ về những kỳ vọng của giới khoa học trong lĩnh vực nghiên cứu này.

Tuy nhiên, hiện nay, vấn đế chính khi thực hiện nghiên cứu ngoài không gian là chi phí. Chi phí để đưa một thí nghiệm lên ISS và trở về Trái đất là khoảng 7,5 triệu USD, bao gồm chi phí thời gian của phi hành gia. Hơn nữa, nó cũng có tính cạnh tranh cao. Ước tính, hàng nghìn nhà khoa học trên khắp thế giới đang tranh đua để đưa thí nghiệm của họ vào quỹ đạo.

Dù vậy, trước mối quan tâm hiện nay, nhiều doanh nghiệp tư nhân đã và đang tích cực đầu tư cho lĩnh vực này. SpacePharma và các công ty tư nhân khác như Ice Cubes đang nhắm đến đưa nghiên cứu y học trong không gian phổ biến hơn bằng cách tự động hóa các thí nghiệm, đưa chúng lên quỹ đạo thấp của Trái đất bằng tên lửa phóng rồi quay trở lại.

Điều này loại bỏ hoàn toàn nhu cầu về một trạm vũ trụ cũng như cắt giảm chi phí. Kế hoạch này được đưa ra trong bối cảnh NASA lên kế hoạch dừng hoạt động và phá huỷ trạm ISS vào năm 2030.