Одним из последствий космической радиации является повреждение ДНК или дезоксирибонуклеиновой кислоты, генетического материала почти каждой клетки нашего тела. Когда поврежденная ДНК восстанавливается сама, могут возникать ошибки, которые увеличивают риск развития рака. В новом исследовании «Профили экспрессии микроРНК в культивируемых фибробластах человека в космосе» — сокращенно Micro-7 — будет изучено влияние гравитации на повреждение и восстановление ДНК. Поскольку на борту космической станции нет контролируемого источника излучения, клетки будут обработаны блеомицином, химиотерапевтическим препаратом, чтобы вызвать повреждение ДНК.
«Когда клетка человеческого тела подвергается воздействию радиации, ДНК разрушается и восстанавливается, что считается начальной стадией развития опухоли», — объясняет главный исследователь Хунлу Ву, доктор философии, в Космическом центре имени Джонсона НАСА в Хьюстоне. «Клетки, поврежденные в результате радиационного воздействия в космосе, также испытывают микрогравитацию, которая, как мы знаем, изменяет экспрессию генов даже без радиационного воздействия». Это равносильно космическому двойному удару по человеческому телу.
Предыдущие исследования подвергали клетки или организмы на Земле воздействию заряженных частиц высокой энергии для имитации космического излучения, используя полученное в результате повреждение клеток или индукцию опухолей, чтобы предсказать риск рака для космонавтов от излучения. Но эти прогнозы не включают эффекты микрогравитации, что делает их потенциально менее точными, чем исследование Micro-7 из космоса. В этом исследовании мы рассмотрим этот вопрос, изучив эффекты повреждения ДНК, вызванного блеомицином, на борту орбитальной лаборатории.
Это будет первое исследование в космосе, в котором будут использоваться культивированные человеческие фибробласты — неделящиеся клетки, составляющие большую часть человеческого тела. Фибробласты составляют основу органов и тканей и играют решающую роль в заживлении ран и других функциях организма.
Расследование планируется запустить на орбитальный комплекс на борту SpaceX-3 16 марта 2014 года. Micro-7 находится под управлением исследовательского центра НАСА Эймса, Моффетт-Филд, Калифорния, и финансируется Программой космической биологии НАСА. Bioserve Space Technologies из Университета Колорадо в Боулдере, штат Колорадо, предоставляет экспериментальное оборудование и реализует научную полезную нагрузку на борту космической станции.Ву сосредоточится на том, как эти клетки реагируют на повреждение ДНК в космосе, исследуя изменения в небольшой некодирующей форме РНК, известной как микроРНК, которая, как известно, влияет на экспрессию генов в клетках.
В ходе расследования будут сравниваться клетки в космическом полете с клетками на земле, чтобы определить неизвестные функции микроРНК и функции, которые они регулируют в нашем организме. Сходства и различия в космических и земных данных также улучшат наши знания о фундаментальных биологических процессах, критически важных для поддержания нормальной функции клеток.
В будущем Ву хотел бы иметь контролируемый источник излучения, такой как портативный рентгеновский аппарат, на космической станции, чтобы подвергать культивированные клетки или мелких животных воздействию определенных доз радиации в космосе. Клетки или организмы на земле будут подвергаться воздействию одной и той же дозы, и репарация ДНК в обоих сравнивается. Ву говорит, что это станет возможным в ближайшем будущем, возможно, путем модификации сканера плотности костей или другого оборудования на борту космической станции.
Исследователи могут использовать данные Micro-7 в будущих исследованиях на Земле, чтобы проверить, наблюдаются ли изменения клеток, наблюдаемые во время космического полета, в болезненных состояниях тканей и органов. В конечном итоге это может помочь ученым лучше понять болезнь, а исследования такого рода могут даже привести к разработке новых лечебных препаратов.«Если мы узнаем больше о том, как клетки более эффективно или менее эффективно восстанавливают повреждения ДНК в космосе, эти знания также будут полезны для лучевой терапии рака или лечения радиацией», — добавляет Ву. «Проблема в лечении заключается в том, что некоторые опухоли обладают высокой устойчивостью к радиации.
Но могут быть различные способы сделать их более радиочувствительными или менее устойчивыми к радиации. Это поможет обеспечить более эффективное лечение».
А также сделайте этих невесомых космонавтов немного более беззаботными.