Космический эксперимент решит земные проблемы

В НИИ космической медицины ФМБА России проводят необычный эксперимент: высушенные лимфоциты человека и клетки костного мозга мыши ученые отправили на МКС, чтобы изучить, как изменяется их ДНК под воздействием космической радиации. Результаты эксперимента в будущем позволят лечить космонавтов в длительных экспедициях — на Луну и Марс. Его ценность для простых жителей Земли в том, что новая технология хранения клеток может стать более удобной и дешевой для клеточной терапии, чем их заморозка.

Эксперимент получил название «Феникс», что соответствует его сути: как птица возрождается из пепла, человек может восстановить свое здоровье с помощью собственных высушенных клеток.

— Использование терапии с помощью стволовых клеток завоевывает всё больше отраслей медицины. Одна из главных сложностей этого метода — хранение клеток, — рассказал «Известиям» заведующий отделом экспериментальной биологии и клеточной физиологии НИИ космической медицины ФМБА России Михаил Карганов.

Сейчас клеточные препараты замораживают и хранят в жидком азоте. По мнению ученого, это надежный, но дорогостоящий способ. Кроме того, при нем может произойти контаминация, то есть загрязнение одних клеток другими.

— Хотя клетки каждого пациента хранятся в своем контейнере, но работают с ними живые люди, и может случиться так, что, скажем, в контейнере Васи окажется немного клеток Пети. Высушивание клеток может стать одним из способов очень дешевого и длительного (на годы) хранения материала без риска загрязнения, — сказал Михаил Карганов.

Как пояснил «Известиям» директор научно-исследовательского института космической медицины ФГБУ ФНКЦ ФМБА России Виктор Баранов, метод сохранения клеток с помощью лиофильной сушки (в вакууме) применяется не только в науке, но и в промышленном производстве.

— Мы решили использовать эту технологию для космических программ, так как эксперименты с живыми или замороженными культурами на борту проводить очень трудно. А высушенные клетки занимают меньший объем, не требуют особой питательной среды (как живые клетки) и условий хранения (им не нужны холодильники, как замороженным клеткам). То есть их будет легче транспортировать хоть на Луну, хоть на Марс.

Первая партия высушенных лимфоцитов человека и клеток костного мозга мыши отправилась на МКС в октябре 2014 года. Их доставила космонавт Елена Серова. В разных частях станции были размещены три укладки по четыре пенала с ампулами в каждой.

— Мы взяли костный мозг мыши, потому что его легче получить. Для эксперимента большой роли не играет, был ли донором человек или животное, — пояснил Виктор Баранов. — По одному пеналу из каждой укладки мы спускали на Землю с периодичностью раз в полгода. Смысл этой работы заключается в том, чтобы посмотреть, как в условиях полета может повредиться ДНК. Главная угроза для нее — радиация. Мы расположили клетки в трех местах станции с разным уровнем радиации и получили предварительные данные о том, как происходит повреждение молекул ДНК в высушенном виде. Уже можно утверждать, что эти повреждения не настолько глобальные, чтобы клетки перестали быть «рабочими».

Основная проблема, с которой столкнулись экспериментаторы, в том, что полноценно восстановить удается только 10–20% высушенных клеток.

— К сожалению, как в рекламе — «просто добавь воды» — у нас не получается, — объяснил Виктор Баранов. — Методика восстановления этих клеток очень сложна. Но сам по себе эксперимент, на мой взгляд, имеет перспективу. Для проведения исследований и представления этих материалов научной общественности для обсуждения этого количества пока достаточно.

Над проблемой изучения повреждений ДНК высушенных клеток НИИ космической медицины работает вместе с другими подразделениями ФМБА России, в том числе с ФНКЦ физико-химической медицины под руководством Вадима Говоруна. Процент «выживаемости» клеток удалось немного повысить. Виктор Баранов говорит, что если ученые сумеют восстанавливать больший процент клеток, то появится возможность отправлять вместе с космонавтами их собственные клетки в высушенном виде. Тогда в случае необходимости можно восстанавливать эти клетки и, вводя их в организм, проводить лечение. Лимфоциты помогут справиться со сбоями иммунной системы. Клетки костного мозга будут лечить органы кроветворения.

В октябре 2016 года начался второй этап эксперимента — на МКС была доставлена вторая партия клеток.

— С 2018 года планируется осуществлять «выходы» сухих клеток в открытый космос, — уточнил Михаил Карганов. — Конструкторы уже работают над созданием специального оборудования для решения этой задачи. На этом этапе исследования мы сможем проследить, как клетки перенесут условия вне станции, где другая температура, вибрация и нет такой серьезной защиты от радиации, как оболочка МКС.

Ученые объяснили, что этот этап непосредственно будет связан с дальнейшими задачами освоения космоса.

— Если он пройдет успешно, мы сможем отправлять эти высушенные клетки, то есть элементы организма человека, с помощью космических станций на Фобос, Марс и дальше, — заявил Виктор Баранов.

До 2020 года клетки, побывавшие в открытом космосе, будут порционно отправлять на Землю для изучения. Далее предполагается продолжить этот эксперимент на первом этапе освоения лунной программы — когда на Луну полетит беспилотная техника.