Передовая российская технология предоставит возможность изучения воздействия космических условий на клеточном уровне.
В преддверии возвращения на Луну по программе «Артемида-2», старт которой намечен на апрель 2026 года, США готовятся повторить исторический облёт 1968 года на «Аполлоне-8». Однако в этот раз миссия включает новаторский эксперимент: впервые человеческие клетки полетят к Луне вместе с астронавтами. Что стоит за этим беспрецедентным шагом?
Запуск миссии «Артемида-2» на корабле «Орион» ознаменует первый пилотируемый полет нового поколения. На борту будут находиться астронавты NASA — командир Рид Уайзман, пилот Виктор Гловер, специалисты Кристина Кох и Джереми Хансен из Канадского космического агентства. Их задача — облететь Луну и успешно вернуться на Землю, без высадки на лунную поверхность.
Для осуществления этой миссии будет использована сверхтяжелая ракета-носитель Space Launch System, созданная NASA специально для пилотируемых полетов в дальний космос.
Суть эксперимента с биосубстанцией
Но в чем заключается основная идея эксперимента с «биосубстанцией»? Она состоит в следующем: у астронавтов извлекают клетки костного мозга, которые затем помещают в микроканалы специального устройства. В этой системе биоматериал непрерывно снабжается питательными веществами, что позволяет ему функционировать подобно тканям живого органа. Эти клеточные культуры полетят в космос вместе со своими донорами. После возвращения на Землю ученые сравнят состояние клеток в устройстве с состоянием клеток самих астронавтов, чтобы оценить изменения в их структуре и функциях под воздействием космического полета.
Этот эксперимент поможет определить, насколько адекватно биоматериал в устройстве имитирует реакции тканей человеческого организма. В случае высокой корреляции результаты анализа этих клеточных моделей позволят с большой точностью судить о воздействии космических факторов на человека. Подобные системы с живыми клетками открывают новую главу в освоении космоса, позволяя исследовать неизведанное без прямого риска для жизни космонавтов.
Технология «Орган на чипе» и российские разработки
Откуда родом эта инновационная технология? Её истоки лежат в Берлине, где в 2008 году были предприняты первые шаги по созданию систем для изучения заболеваний и тестирования медикаментов на искусственных моделях человеческих органов. Эта концепция получила название «орган на чипе» (organ-on-a-chip), что отражает использование тонких пластинок из различных материалов для имитации биологических структур.
Клетки, взятые у доноров, культивируются в специально разработанных камерах и каналах, формируя ткани или органы для воспроизведения их функций. Поддержание оптимальных условий обеспечивает полную жизнеспособность и функциональность этих клеточных систем.
Примечательно, что уже к 2011 году в России были разработаны прототипы платформы «человек на чипе» (human-on-a-chip), которая представляет собой модель не одного, а целого комплекса ключевых человеческих органов. На сегодняшний день российский проект демонстрирует опережающие результаты по сравнению с американскими аналогами.
Согласно постановлению Правительства РФ от 5 сентября 2025 года, одной из приоритетных задач является создание системы скрининга лекарственных препаратов на базе модели «человек на чипе» с целью значительного повышения эффективности доклинических испытаний.
Устройство российского микробиореактора
Как устроен российский микробиореактор? Его конструкция напоминает трехслойный «сэндвич»: в основании лежит кварцевая пластина, поверх которой размещен силиконовый слой с углублениями для клеточных моделей органов. Сверху находится еще один слой, через который осуществляется установка клеточных ячеек в силиконовый слой и подсоединение трубок для подачи питательного раствора. Вся система помещается в термостатируемый контейнер для поддержания необходимой температуры.
Микробиореактор имеет шесть отсеков для клеточных культур. Два из них обычно занимают клетки кишечника и печени, а в оставшиеся четыре можно поместить модели других органов, таких как почки, кожа, легкие или сердце. Работа всей системы — включая клапаны, подогрев, подачу питательных сред и газов — контролируется специализированным прибором.
Эти «органы» могут функционировать в микробиореакторе до 28 суток. Этот срок выбран не случайно: он соответствует европейским стандартам для испытаний веществ и лекарств на острую и хроническую токсичность, требующим 28-дневного периода наблюдения.
Таким образом, теоретически мы уже сегодня способны отправить такой микробиореактор в космический полет продолжительностью до одного месяца. Однако на данный момент подобные планы отсутствуют, как и средства для их реализации.
Перспективы марсианских экспедиций с «человеком на чипе»
Возникает закономерный вопрос: почему бы на фоне глобальных планов по освоению космоса не рассмотреть возможность отправки на Марс сравнительно небольшого беспилотного аппарата, оснащенного, помимо прочего оборудования, нашим микробиореактором «человек на чипе»?
Что для этого необходимо? Прежде всего — принять стратегическое решение. Во-вторых, найти надежного партнера, способного обеспечить такую экспедицию. И в-третьих, доработать микробиореактор для обеспечения необходимой продолжительности его функционирования в космических условиях. Задача кажется вполне решаемой!
