Life Science im Weltraum

Life Science im Weltraum

23. Juni 2020

Das Konfokale Scanning-System CSU-W1 von Yokogawa im Einsatz an Bord der Internationalen Raumstation (ISS)

Denkt man an den Bereich Life Science, so fallen einem in der Regel Themen wie die Arzneimittelentwicklung, Krebsforschung, Gentechnik oder die 3D-Gewebezüchtung ein. Eine Assoziation mit dem Thema Raumfahrt steht dabei wohl nicht an erster Stelle. Doch auch hier spielt Life Science eine Rolle, denn um zu verstehen, wie das Leben im Allgemeinen entstanden ist, wie Menschen für ausgedehnte Zeiträume im Weltall überleben oder wie andere Planeten in Zukunft bevölkert werden können, ist es wichtig, das Verhalten lebender Zellen in einer schwerelosen Umgebung zu verstehen.

Die Internationale Raumstation (ISS) bietet diese schwerelose Umgebung und dient außerdem als einer der wichtigsten Orte für verschiedenste Experimente im Weltraum. Mittels dieser geht es auch vielen der eher grundlegenden Fragen des Bereichs Life Science auf den Grund.

Perfektes System zur Untersuchung lebender Zellen

Logo der Weltraummission HTV9 (Quelle: JAXA)

Beim Konfokalen Scanning-System (CSU) von Yokogawa kommt die auf zwei Nipkow-Rotationsscheiben basierende proprietäre Dual-Spinning-Disk-Technologie zum Einsatz, wodurch sich das System perfekt zur Untersuchung lebender Zellen eignet. Die rund 1.000 Laserstrahlen mit moderaten Energiewerten ermöglichen eine Konfokalmikroskopie ohne erhebliche Photobleiche oder Phototoxizität am untersuchten Objekt. So lassen sich langfristige Experimente mit 2D- oder 3D-Geweben realisieren. Nun reist das CSU-W1 von Yokogawa in den Erdorbit, um an Bord der ISS installiert zu werden.

Im Mai 2020 erreichte die Weltraummission HTV9 eine kritische Phase. Das H-II Transfer Vehicle (HTV9), auch bekannt als „KOUNOTORI“, die japanische Bezeichnung für einen „weißen Storch“, wurde vom Tanegashima Space Center in Südjapan aus gestartet. Das HTV9 ist ein unbemanntes Versorgungsraumschiff, das in Japan entwickelt und gefertigt wurde. Die Mission: Mit dem „Pressurized Logistics Carrier“ (PLC) 6,2 Tonnen an Versorgungsgütern, einschließlich einer beträchtlichen Anzahl an umfangreichen Instrumenten für Experimente, an die ISS liefern.1)

Wesentlicher Bestandteil

Vorbereitung des „Confocal Space Microscope“ auf den Start ins All (Quelle: JAXA)

Bei Yokogawa sind wir sehr stolz darauf, dass unser Konfokales Scanning-System (CSU-W1) als wesentlicher Bestandteil des „Confocal Space Microscope“ an Bord der ISS ausgewählt wurde. Der Zweck ist die Analyse der Schwerkraftreaktion von 3D-Zellstrukturen und lebenden Zellen im Weltall.

Das „Confocal Space Microscope“ ermöglicht ein Lebendzell-Fluoreszenz-Imaging von biologischen Proben an Bord der ISS. „Die Konfokalmikroskopie vermeidet Licht von außerhalb des Fokus sowie Blendungen in Proben, deren Dicke größer ist als die unmittelbare Fokusebene. Das Mikroskop kann in Echtzeit Daten über die grundlegende Natur der Zell- und Gewebestruktur und entsprechende Funktionen generieren. In Kombination mit dem Heizkammersystem ermöglicht das Mikroskop eine langfristige 3D-Beobachtung lebender Zellen. Obgleich der ursprüngliche Schwerpunkt auf biologischen Experimenten liegt, könnte das Mikroskop auch für chemische Untersuchungen verwendet werden.“ (Erin Winick, International Space Station Program Research Office, Johnson Space Center – siehe Link zur NASA-Webseite am Ende des Blogeintrags)2)

Die japanische Raumfahrtbehörde JAXA startete am 20. Mai 2020 um 17:31 (21. Mai, 02:31 JST, Japan Standard Time) das H-II Transfer Vehicle „KOUNOTORI“ (HTV9) vom Yoshinobu Launch Complex im Tanegashima Space Center in Japan (Video am Ende dieses Blog-Artikels).3)

Erfolgreiche Verbindung

Um 21:13 (JST) begann am 25. Mai 2020 das H-II Transfer Vehicle „KOUNOTORI“ (HTV9) mit dem Endanflug auf die ISS und wurde vom Roboterarm der Raumstation „eingefangen“. Nach dem Einfangmanöver und der Positionierung durch den Roboterarm dockte das HTV9 erfolgreich an der ISS an. Um 4:24 am Morgen des 26. Mai 2020 öffnete die Besatzung der ISS die Luke der „KOUNOTORI“ und betrat den „Pressurized Logistics Carrier“ (PLC).3)

Mittlerweile sollte das Konfokale Scanning-System (CSU-W1) von Yokogawa als Bestandteil des „Confocal Space Microscope“ sicher an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) sein. Wir hoffen, dass das System bei der Erzeugung qualitativ hochwertiger konfokaler Aufnahmen von lebenden Zellen, die sich in einer schwerelosen Umgebung vermehren und bewegen, hilfreich sein wird. Es gibt hier viel zu lernen und wir sind fest davon überzeugt, dass unsere Life-Science-Technologie auch ihren Beitrag dazu leisten wird, unser Wissen über Zellstrukturen über die physischen Grenzen unseres Planeten hinaus ins Weltall zu erweitern.

Video zum Start des HTV9

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