Исследования невесомости космоса предлагают уникальное понимание генетических и клеточных процессов, которые просто невозможно воспроизвести на Земле, даже в моделируемой микрогравитации. «Микрогравитацию можно приблизить на Земле, но мы знаем из литературы, что моделируемая микрогравитация — это не то же самое, что реальная вещь», — говорит Даниэла Габриэле Гримм, M.D., исследователь кафедры биомедицины и фармакологии Орхусского университета в Орхусе, Дания, и автор статьи FASEB.
Истинная невесомость влияет на клетки человека разными способами.
Во-первых, клетки, выращенные в космосе, объединяются в трехмерные группы или агрегаты, которые больше напоминают то, что происходит в организме. «Без гравитационного притяжения клетки образуют трехмерные агрегаты или сфероиды», — объясняет Гримм. "Сфероиды из раковых клеток имеют много общего с метастазами, раковыми клетками, которые распространяются по всему телу."Таким образом, определение молекулярных механизмов формирования сфероидов может улучшить наше понимание того, как распространяется рак.
Документ FASEB явился результатом исследования лаборатории «Наука в микрогравитации» (SIMBOX) на борту Шэньчжоу-8, запущенной в 2011 году. Клетки, выращенные в космосе и в моделируемой микрогравитации на земле, были проанализированы на предмет изменений в профилях экспрессии и секреции генов, и результаты предполагали снижение экспрессии генов, которые указывают на высокую злокачественность раковых клеток.
Работа финансировалась грантом немецкой программы космических наук о жизни, управляемой немецким космическим агентством DLR в сотрудничестве с китайскими партнерами.
Гримм и ее коллеги продолжают дополнительное исследование, исследование Nanoracks Cellbox под названием «Влияние микрогравитации на клетки карциномы щитовидной железы человека», запуск которого запланирован на март в рамках третьей коммерческой миссии SpaceX по пополнению запасов на Международную космическую станцию. Следующее расследование «Сфероидов» запланировано на 2015 год. Общая цель — найти как можно больше генов и белков, на которые влияет микрогравитация, и определить клеточную активность, на которую они влияют. Затем исследователи могут использовать эту информацию для разработки новых стратегий исследования рака.
В недавней статье, опубликованной в журнале Nature Reviews Cancer, Jeanne Becker, Ph.D., клеточный биолог в Nano3D Biosciences в Хьюстоне и главный исследователь Системы поддержки операций клеточной биотехнологии (CBOSS) 1-Яичников, изучил около 200 статей по исследованиям клеточной биологии в условиях микрогравитации за четыре десятилетия. Эти работы показывают, что в условиях микрогравитации изменяется не только архитектура клеток, но и подавляется иммунная система.
Другие исследования в дополнение к исследованиям Гримма показали вызванные микрогравитацией изменения в экспрессии генов. Ключевой переменной, заключил Беккер, является сила тяжести.
И единственный способ действительно уменьшить гравитацию — отправиться в космос.
Чтобы максимально использовать уникальную микрогравитационную платформу космической станции, в 2011 году НАСА назначило Центр развития науки в космосе (CASIS) менеджером станции U.S.
Национальная лаборатория. Выбирая исследовательские и финансирующие проекты, связывая инвесторов и ученых и улучшая доступ к станции, CASIS ускоряет разработку новых технологий и продуктов, которые могут принести пользу всему человечеству.
CASIS недавно запросил предложения по исследованию влияния микрогравитации на фундаментальные свойства стволовых клеток. Этот запрос, говорит Патрик О’Нил, менеджер по связям с общественностью, вызвал потрясающий отклик исследовательского сообщества — больше, чем любое другое предложение CASIS на сегодняшний день. По его словам, это связано с тем, что CASIS стал более известен в научном и исследовательском сообществе как жизнеспособный вариант отправки исследований на космическую станцию.
Это также связано с тем, что теперь, когда станция построена, члены экипажа могут сосредоточиться на исследованиях. В общем, это идеальное время для отправки исследований на станцию.
Гримм соглашается. «Станция — бесценный инструмент для длительных исследований клеток в условиях микрогравитации. Воздействие реальной микрогравитации в космосе всегда будет золотым стандартом для всех исследований микрогравитации и, следовательно, всегда будет важным краеугольным камнем нашей работы."
Благодаря этим исследованиям в космосе ученые продолжают узнавать больше о болезнях и возможностях их лечения здесь, на Земле. Обладая этими новыми знаниями, мы можем обратить это неожиданное поведение в условиях микрогравитации в нашу пользу.