Die Experimentserie "Gene Control Prime" untersucht den Einfluss der Schwerkraft auf die Genregulation und die Funktion von Immunzellen. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, die generellen Ursachen von Immunschwäche zu verstehen und neue Therapien zu entwickeln.
Welchen Einfluss hat die Schwerkraft auf die Genregulation und die Funktion von Immunzellen? Wie passen sich diese Zellen an die veränderten Schwerkraftbedingungen und andere Umweltfaktoren an? Diese Fragen versucht die Experimentserie "Gene Control Prime" zu beantworten, um den zellulären und molekularen Ursachen für das beeinträchtigte Immunverhalten in Schwerelosigkeit auf die Spur zu kommen. Gene Control Prime sucht Hinweise auf die Wirkung der Weltraumbedingungen auf das menschliche Immunsystem und den Knochenstoffwechsel. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, die generellen Ursachen von Immunschwäche zu verstehen und neue Therapien zu entwickeln. Das Verständnis der molekularen Regulationsmechanismen des Immunsystems ist für zukünftige Langzeitmissionen von Astronauten ebenso wichtig wie für den Menschen auf der Erde. Eine pharmazeutisch beeinflussbare Regulation der Funktion von knochenabbauenden Zellen, den Osteoklasten, eröffnet neue Möglichkeiten zur Bekämpfung von Knochenschwund bei Menschen auf der Erde.
Frühere Experimente haben Hinweise geliefert, dass sogenannte epigenetische Mechanismen hier eine große Rolle spielen. Sie erlauben dem Zellkern, unter Einfluss äußerer Faktoren - wie zum Beispiel Schwerelosigkeit - zu regulieren, wann und in welchem Ausmaß welche Gene ein- und ausgeschaltet werden. So nehmen diese Mechanismen Einfluss auf die schwerkraftbeeinflusste Ausprägung der Gene (Genexpression). Hierbei wird nicht die Gensequenz verändert, sondern Chromosomenabschnitte werden in ihrer Aktivität beeinflusst. Diese Vorgänge spielen unter anderem bei der komplexen Regulation des Immunsystems eine Rolle und ermöglichen die Anpassung an neue Umweltbedingungen. Das kann aber auch zu Funktionsstörungen führen. Ein Teil des Experiments untersucht daher die Aktivierungsprozesse in knochenabbauenden Zellen unter verschiedenen Schwerkraftbedingungen.
Ein anderer Teil des Experiments hat die Fresszellen des Immunsystems, die Makrophagen, im Blick und untersucht unter anderem genomweite Transkriptionsänderungen und modifizierte, DNA-gebundene Proteine. Auf diese Weise sollen gezielt Faktoren erkannt werden, die schwerkraftabhängig die Genexpression regulieren. Das Experiment sucht nach Schlüsselparametern für die Beeinflussung der menschlichen Makrophagen und Osteoklasten in Schwerelosigkeit und prüft deren Anpassungsfähigkeit an besondere Umweltbedingungen.
