Ученые Сеченовского Университета приступили к финальному этапу космического эксперимента «МСК-2», который проходил на борту российского сегмента Международной космической станции. Этот запуск стал заключительным в шестилетней исследовательской программе по изучению влияния микрогравитации на клетки и ткани человека, которая началась в 2019 году и оказалась одним из самых продолжительных российских биомедицинских проектов на орбите.
Исследования ведутся по программе «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»), уточнили в пресс-службе Сеченовского Университета.
Освоение дальнего космоса — уже давно не мечта писателей-фантастов, а технологическая задача, решение которой требует не только создания ракет, навигационных систем и другого продвинутого оборудования, но и новых знаний о человеческом организме. Микрогравитация влияет на все его системы, включая опорно-двигательную. В условиях невесомости хрящевая ткань теряет механическую нагрузку, ее метаболизм снижается, запускаются процессы деградации. Эти изменения уже фиксировались у космонавтов в длительных миссиях на низкой околоземной орбите, но для полетов за ее пределы — например, на Марс — масштабы рисков остаются малоизученными.
Проводить подобные эксперименты на человеке невозможно ни технически, ни этически. Поэтому ученые создают упрощенные модели тканей из собственных клеток человека и выращивают их в биореакторах, которые воспроизводят ключевые физиологические условия. В космосе такие модели особенно ценны: микрогравитация позволяет исследовать процессы, которые на Земле либо идут значительно медленнее, либо полностью скрыты за влиянием гравитации.
Для решения этих задач специалисты Сеченовского Университета и предприятия «БиоТехСис» разработали биореактор «МСК-2» — компактную систему, способную доставлять питательную среду к клеткам в условиях микрогравитации и поддерживать их жизнеспособность неделями. Это сложная инженерная конструкция, где каждая деталь — от геометрии каналов до системы температурного контроля — адаптирована под работу в космосе.
В начале программы задача была базовой: понять, могут ли клетки человека выживать в таком устройстве на орбите. Первые миссии были посвящены техническим тестам: космонавты проверяли работу системы, отрабатывали замену сред и оценивали устойчивость базовых конструкций.
Позже на МКС отправлялись более сложные образцы: от мезенхимальных стволовых клеток до трехмерных моделей костной и хрящевой ткани на пористом коллагеновом матриксе. Каждая экспедиция приближала исследователей к тому, чтобы научиться создавать стабильные ткани, которые можно изучать в условиях микрогравитации.
Завершающий запуск — кульминация программы. В биореактор поместили 3D-сфероиды из хондроцитов — клеток, которые формируют хрящевую ткань. По сути, это модель хряща космонавта, помещенная в условия, максимально приближенные к длительному орбитальному полету.
«Мы уже знаем, как хондроциты ведут себя в наземных условиях. Теперь важно понять, что происходит с ними на орбите и можем ли мы предотвратить характерные для нахождения в космосе дегенеративные изменения», — рассказал научный руководитель Научно-технологического парка биомедицины Петр Тимашев.
Главная особенность прошедшего финального запуска — параллельное изучение двух групп образцов: контрольных и обработанных лактоферрином, перспективным биологически активным веществом. Предполагается, что он может предотвращать снижение метаболической активности и разрушение внеклеточного матрикса, создающего опору для хондроцитов, — процессы, которые лежат в основе дегенерации хрящевой ткани в условиях микрогравитации.
«Использование лактоферрина дает шанс защитить хрящ от тех изменений, которые считаются ключевыми факторами риска в длительных миссиях», — отметил Петр Тимашев.
Фактически это попытка впервые увидеть, может ли определенное вещество замедлять изменения, которые в длительном полете угрожают суставам и позвоночнику космонавтов.
За время программы «МСК-2» на орбиту было отправлено 11 серий клеточных образцов. Ученым удалось:
— подтвердить, что клетки человека могут выживать и развиваться в условиях микрогравитации;
— создать стабильные трехмерные конструкции костной и хрящевой ткани;
— отработать методы замены питательной среды;
— выяснить, что микрогравитация позволяет моделировать ранние стадии дегенеративных процессов быстрее, чем на Земле.
Эти результаты важны не только для космической медицины. Пространственное формирование тканей в условиях микрогравитации открывает новые возможности для тканевой инженерии: многие процессы, ограниченные земной гравитацией, в космосе идут иначе, позволяя создавать более точные и сложные модели.
После возвращения биореактора с МКС команда Института регенеративной медицины приступила к анализу тканей: она изучит морфологию, метаболические параметры, состояние внеклеточного матрикса. Это позволит проследить, какие изменения вызвала микрогравитация и помог ли лактоферрин их предотвратить.
«Нас интересуют не только визуальные изменения. Нам важно понять, какие механизмы запускаются в хряще в условиях космоса и можем ли мы на них повлиять. Эти данные нужны и для безопасности космонавтов, и для терапии остеоартрита на Земле», — подчеркнул Тимашев.
Программа «МСК-2» выстроила фундамент для следующего этапа — перехода к более сложным моделям человека. Среди них прототипы межпозвоночного диска, комбинированные тканеинженерные конструкции и другие системы, которые станут частью научной программы Российской орбитальной станции. Кроме того, они послужат для создания ячеистых биореакторов.
«Мы движемся к тому, чтобы создавать полноценные модели человеческих тканей для фундаментальных исследований и для космической медицины. Это повысит безопасность будущих экипажей и позволит получать уникальные данные, которые просто невозможно собрать на Земле», — резюмировал Петр Тимашев.
