Gli esperimenti scientifici dell'Expedition 73 sono gli esperimenti svolti dagli astronauti della missione spaziale di lunga durata Expedition 73 a bordo della Stazione spaziale internazionale (ISS) nel periodo tra aprile e dicembre 2025.

Esperimenti Attività educative e culturali Genes in Space-12 Genes in Space-12 è il dodicesimo esperimento selezionato nell'ambito del programma educativo Genes in Space, iniziativa promossa negli Stati Uniti che permette a studenti delle scuole superiori di progettare esperimenti di biologia molecolare destinati a essere eseguiti sulla Stazione Spaziale Internazionale. L'indagine affronta un problema di particolare interesse per l'esplorazione umana dello spazio: la ridotta efficacia degli antibiotici in microgravità. Per questo motivo valuta la possibilità di utilizzare in futuro la fagoterapia, una strategia terapeutica che impiega batteriofagi, virus capaci di infettare e distruggere selettivamente i batteri. L'esperimento comprende due dimostrazioni complementari. La prima verifica se sia possibile produrre nello spazio una proteina fondamentale dei batteriofagi, la RNA polimerasi, mediante un sistema di sintesi proteica privo di cellule viventi (cell-free), soluzione più semplice e sicura rispetto alle tradizionali colture cellulari. La seconda mette alla prova un metodo rapido per rilevare la distruzione dei batteri: quando le cellule batteriche vengono lisate rilasciano il proprio DNA, che viene evidenziato da un colorante fluorescente. Tutte le reazioni vengono incubate con il dispositivo miniPCR, già utilizzato in numerosi esperimenti di biologia molecolare sulla ISS, mentre i risultati sono osservati attraverso il dispositivo Genes in Space Fluorescence Viewer e fotografati per l'analisi a Terra. Pur non sperimentando ancora una vera terapia fagica, Genes in Space-12 fornisce le basi per future ricerche sulla produzione di batteriofagi direttamente nello spazio e sul monitoraggio della loro efficacia contro le infezioni batteriche durante missioni di lunga durata. I risultati potrebbero inoltre contribuire allo sviluppo di nuove strategie per contrastare la crescente diffusione dei batteri resistenti agli antibiotici anche sulla Terra.

Biologia e biotecnologia APEX-12 APEX-12 è uno studio di biologia spaziale che analizza gli effetti delle radiazioni presenti nello spazio sull'integrità del genoma e sui meccanismi di mantenimento dei telomeri nella pianta Arabidopsis thaliana. I telomeri sono sequenze ripetitive di DNA localizzate alle estremità dei cromosomi che ne preservano la stabilità durante la divisione cellulare e rappresentano un importante indicatore della sopravvivenza e dello stato fisiologico delle cellule. L'indagine nasce dai risultati ottenuti con il precedente esperimento APEX-07, nel quale era stato osservato che le piante coltivate in orbita mostravano un marcato aumento dell'attività della telomerasi pur mantenendo pressoché invariata la lunghezza dei telomeri. Per verificare se questo fenomeno sia dovuto principalmente alle radiazioni spaziali, i ricercatori coltivano diverse linee genetiche di Arabidopsis, comprendenti mutanti e varietà geneticamente modificate coinvolte nella regolazione dei telomeri e nella risposta allo stress ossidativo. I semi vengono fatti germinare all'interno della struttura Veggie della Stazione Spaziale Internazionale, dove le piante crescono per circa sette giorni prima di essere raccolte, congelate rapidamente a −80 °C e riportate sulla Terra per analizzare attività della telomerasi, danni al DNA, accumulo di specie reattive all'ossigeno e modificazioni del genoma. Lo studio permette inoltre di chiarire il ruolo dello stress ossidativo nella risposta delle piante all'ambiente spaziale. I risultati potranno contribuire allo sviluppo di colture più resistenti alle radiazioni e alle condizioni estreme previste durante future missioni verso la Luna e Marte. Le conoscenze acquisite potrebbero inoltre migliorare la comprensione dei processi che regolano il mantenimento dei telomeri e l'invecchiamento cellulare anche negli organismi animali, favorendo nuove ricerche sulle malattie associate allo stress ossidativo.

Cell Gravisensing Come fanno le cellule a percepire la gravità? Sebbene sia noto che anche cellule isolate rispondano all'ambiente di microgravità, i meccanismi molecolari responsabili di questa capacità non sono ancora del tutto compresi. Cell Gravisensing affronta proprio questo problema studiando il comportamento di cellule animali coltivate a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. L'ipotesi dei ricercatori è che, in assenza di peso, diminuisca la tensione esercitata sulle fibre contrattili del citoscheletro a causa del diverso comportamento di organelli relativamente pesanti, come il nucleo cellulare e i mitocondri. Questa variazione influenzerebbe l'attivazione dei canali ionici sensibili agli stimoli meccanici e i segnali intracellulari basati sugli ioni calcio, modificando il comportamento della cellula. Per verificare questa teoria vengono utilizzate tecniche di microscopia confocale a fluorescenza e altri sistemi di imaging avanzato, che consentono di monitorare in tempo reale la distribuzione delle tensioni cellulari, l'attività dei segnali al calcio e altri processi coinvolti nella risposta alla microgravità.

Comprendere come le cellule percepiscono la gravità potrebbe favorire lo sviluppo di nuove contromisure contro la perdita di massa muscolare e la riduzione della densità ossea osservate negli astronauti durante le missioni di lunga durata. Le conoscenze ottenute potrebbero inoltre contribuire alla ricerca di nuove terapie per patologie come osteoporosi e atrofia muscolare anche sulla Terra.

DNA Nano Therapeutics-Mission 2 DNA Nano Therapeutics-Mission 2 rappresenta la prosecuzione delle precedenti missioni dedicate alla produzione nello spazio dei Janus Base Nanomaterials (JBN), nanomateriali biomimetici ispirati alla struttura del DNA sviluppati come alternativa ai tradizionali sistemi di somministrazione di farmaci. Dopo aver dimostrato la fattibilità dell'assemblaggio dei JBN in microgravità, questa nuova missione punta a perfezionarne il processo produttivo, aumentare la quantità di materiale ottenuto e verificare protocolli e strumentazione destinati alla futura produzione in orbita. L'obiettivo è realizzare tre differenti prodotti: i Janus Base Nanotubes (JBNt), che costituiscono la struttura di base, i Janus Base Nanopieces (JBNp), progettati per il trasporto di RNA messaggero terapeutico, e i Janus Base Nanomatrix (JBNm), destinati alla rigenerazione della cartilagine. Durante l'esperimento gli astronauti ricostituiscono e mescolano i diversi componenti, sottopongono alcuni campioni a sonicazione e ne monitorano la formazione mediante uno spettrofotometro già validato nelle missioni precedenti. Tutti i prodotti vengono analizzati in tempo reale a bordo della Stazione Spaziale Internazionale e successivamente riportati sulla Terra per essere confrontati con analoghi campioni realizzati in laboratorio. L'indagine mira a verificare se la microgravità consenta di ottenere nanomateriali più omogenei, stabili e strutturalmente integri rispetto a quelli prodotti sulla Terra, migliorando il controllo di qualità necessario per una futura produzione industriale nello spazio. Se confermati, i risultati potrebbero favorire lo sviluppo di nuovi sistemi per il rilascio di farmaci e vaccini basati su RNA messaggero, di materiali per la medicina rigenerativa e, più in generale, di processi di biomanifattura orbitale destinati sia alle future missioni spaziali sia alle applicazioni cliniche sulla Terra.

ELVIS ELVIS è una dimostrazione tecnologica finalizzata a verificare il funzionamento, in condizioni di microgravità, di un microscopio tridimensionale capace di osservare microrganismi vivi con diverse modalità di acquisizione simultanee. Il sistema integra un microscopio olografico digitale e un microscopio a campo luminoso, permettendo di ottenere immagini in luce trasmessa, fluorescenza e fase quantitativa all'interno dello stesso campione. Per validare la tecnologia vengono analizzati dodici campioni contenenti la microalga Euglena gracilis e il batterio marino Colwellia psychrerythraea. Le operazioni si svolgono all'interno della Life Sciences Glovebox (LSG), dove l'equipaggio prepara i campioni utilizzando appositi kit biologici e li inserisce nel microscopio ELVIS per acquisire immagini tridimensionali dell'attività dei microrganismi in microgravità. Parallelamente vengono testati anche i contenitori destinati a ospitare le colture batteriche, verificandone la sicurezza e il corretto funzionamento in assenza di peso. Al termine delle osservazioni alcuni campioni vengono fissati, congelati e riportati sulla Terra per analisi dell'espressione genica, così da confrontare i risultati ottenuti in orbita con quelli di esperimenti analoghi svolti in laboratorio. L'obiettivo è dimostrare che il sistema possa operare in modo affidabile nello spazio e portare il suo livello di maturità tecnologica dal Technology Readiness Level (TRL) 4 al TRL 6. Una tecnologia di questo tipo potrebbe essere impiegata durante future missioni spaziali per monitorare la qualità dell'acqua, individuare rapidamente eventuali microrganismi patogeni e studiare sospensioni liquide direttamente a bordo dei veicoli spaziali. Le stesse tecniche potrebbero trovare applicazione anche sulla Terra nella diagnostica microbiologica e nel controllo ambientale.

GULBI La formazione di biofilm batterici rappresenta una delle principali sfide per i sistemi idrici della Stazione Spaziale Internazionale, poiché questi aggregati di microrganismi possono compromettere la qualità dell’acqua, favorire la proliferazione di agenti patogeni e danneggiare componenti e tubazioni. Per affrontare questo problema è stato sviluppato GULBI, un esperimento che valuta l'impiego della luce ultravioletta germicida come metodo di disinfezione privo di sostanze chimiche. Nel corso dell’indagine vengono coltivati campioni del batterio Pseudomonas aeruginosa, specie nota per la sua capacità di formare biofilm, all’interno di appositi contenitori installati sulla ISS. I campioni vengono inseriti in appositi contenitori installati sulla ISS e incubati per ventuno giorni, durante i quali sono esposti in modo continuo, intermittente oppure non esposti alla luce ultravioletta trasmessa attraverso sottili fibre ottiche laterali collegate a LED germicidi. Alcune di queste fibre sono rivestite con nanoparticelle progettate per amplificare l'effetto antimicrobico della radiazione UV. A intervalli prestabiliti gli astronauti prelevano campioni batterici, bloccano la crescita delle colture mediante fissazione e conservano il materiale per il successivo confronto con esperimenti identici eseguiti sulla Terra. I risultati permetteranno di valutare sia l'influenza della microgravità sullo sviluppo dei biofilm sia l'efficacia di un sistema di disinfezione privo di sostanze chimiche, riducendo la necessità di trasportare reagenti durante le future missioni di lunga durata. Tecnologie analoghe potrebbero essere impiegate sulla Terra per limitare la formazione di biofilm negli impianti di distribuzione dell'acqua, nelle strutture sanitarie e nei sistemi di climatizzazione.

MABL-B