Der Mensch unterliegt während eines Raumflugs fremden und potentiell gefährlichen Einflüssen. Für den Langzeitaufenthalt des Menschen im Weltraum sind zwei Faktoren limitierend, nämlich Schwerelosigkeit und Kosmische Strahlung. Der Einfluß der Schwerelosigkeit auf Mensch und Tier wird bereits ausführlich untersucht.
Auch auf zellulärer Ebene sind viele durch Schwerelosigkeit bedingte Veränderungen beschrieben. Unter Weltraumbedingenge wirkt neben der Schwerelosigkeit auch die kosmische Strahlung auf die Zellen des Menschen ein, Konsequenzen sind Zellinaktivierung sowie die Induktion von Mutationen und chromosomalen Aberrationen. Es wird auch vermutet, dass Veränderungen der Expression von Zellzyklus-regulierenden Proteinen eine frühe Stufe im mehrstufigen Prozess der onkogenen Transformation darstellen können. Grundsätzlich können DNA-Schäden in Säugerzellen veränderte Genexpressionsmuster bedingen.
Die Arbeitsgruppe Zelluläre Biodiagnostik entwickelt, basierend auf der Verwendung von Säugerzellen, indikative Bioassays,. mit denen der Einfluß von Weltraumbedingungen bereits auf zellulärer Ebene untersucht werden kann. Solche Bioassays beruhen auf dem Wirkungsprinzip von Rezeptor-Reporter-Ketten, wie sie für viele bakterielle Tests genutzt werden. Der Sensor eines solchen Prinzips besteht aus einem speziell konstruierten Plasmid oder Vektor, der von einem Promoter kontrolliert wird, der von speziellen Umweltbedingungen abhängig ist. Fluoreszierende Proteine, so z.B., das Grün-fluoreszierende-Protein aus Aequorea victoria oder DsRed aus Discosoma sp, sind wertvolle Reporterkomponenten. Solche Rezeptor-Reporter-Konstrukte werden stabil in Säugerzellen (menschliche Zellen bevorzugt ! ) transfiziert., die daraufhin als lebende Sensoren fungieren können. Bisher kamen verschiedene Rezeptor-Reporter-Konstrukte zum Einsatz, welche die konstitutive Expression von Haushaltsgenen und die Aktivierung des NF- B Signaltransduktionswegs anzeigen. Ein in der Entwicklung begriffenes Sensorsystem soll die Induktion und Regulation der Ribonukleotidreduktase (versorgt die Zelle mit Deoxyribonukleotiden) untersuchen. Als Wirtszellen für die Rezeptor-Reporter-Vektoren werden menschliche embryonale Nierenzellen (HEK), Mammakarzinomzellen (MCF7) und murine Knochenzellen unterschiedlichen Differenzierungsgrads eingesetzt.
Das Weltraumexperiment "Cellular Responses to Radiation in Space (CERASP)" wird demnächst auf der Internationalen Raumstation durchgeführt. Es soll grundlegende Informationen darüber gewinnen, wie die zelluläre Antwort auf in Schwerelosigkeit applizierte Strahlung erfolgt. Einer der zu untersuchenden biologischen Endpunkte in diesem Experiment wird die durch Weltraumbedingungen induzierte Genaktivierung sein, wobei dem Grün-fluoreszierenden-Protein die Reporterfunktion zukommen wird.