Екіпаж місії NASA SpaceX Crew-11 готується до низки наукових досліджень під час тривалої експедиції на Міжнародній космічній станції. Астронавти NASA Зена Кардман і Майк Фінк, а також астронавт JAXA Кіміа Юї, досліджуватимуть розділення клітин рослин та вплив мікрогравітації на віруси, які вбивають бактерії, а також проводитимуть експерименти для отримання більшої кількості людських стовбурових клітин і генерації необхідних поживних речовин.
Ось деталі деяких досліджень, запланованих під час місії Crew-11:
Дослідження стовбурових клітин під назвою StemCellEx-IP1 оцінює можливість використання мікрогравітації для виробництва великої кількості індукованих плюрипотентних стовбурових клітин. Ці стовбурові клітини, отримані шляхом перетворення шкіряних або кров’яних клітин, здатні трансформуватися в будь-який тип клітини в організмі та використовуються в терапіях регенеративної медицини для лікування багатьох хвороб. Проте, виробництво достатньої кількості клітин на Землі є великим викликом.
Дослідники планують використовувати мікрогравітаційне середовище на станції, щоб продемонструвати, чи можливо отримати 1,000 разів більше клітин та чи будуть ці клітини якіснішими та кращими для клінічного використання, ніж ті, що виготовлені на Землі. Якщо це підтвердиться, це може значно покращити результати лікування в майбутньому.
«Цей тип досліджень стовбурових клітин надає можливість знайти лікування та, можливо, навіть вакцини для хвороб, для яких наразі немає жодних засобів», — сказав Тобіас Нідервісер з BioServe Space Technologies, що розробила це дослідження. «Це має величезний потенціал, щоб поліпшити життя на Землі для всіх нас. Ми можемо взяти шкіряні або кров’яні клітини у пацієнта, перетворити їх на стовбурові клітини та виготовити індивідуальну клітинну терапію з невеликим ризиком відторгнення, оскільки це будуть власні клітини пацієнта.»
Genes in Space — це серія конкурсів, у яких учні 7-12 класів розробляють експерименти з ДНК, що надсилаються на космічну станцію. У рамках конкурсу Genes in Space-12 вивчаються ефекти мікрогравітації на взаємодії між певними бактеріями та бактеріофагами, які є вірусами, що інфікують і вбивають бактерії. Бактеріофаги вже використовуються для лікування бактеріальних інфекцій на Землі.
«Компанії Boeing та miniPCR bio заснували цей конкурс, щоб принести практичні наукові дослідження в навчальні заклади та сприяти вивченню молекулярної біології на космічній станції», — зазначив Скотт Копленд з Boeing, один з засновників Genes in Space. «Це дослідження може закласти основу для використання цих вірусів для лікування бактеріальних інфекцій у космосі, потенційно зменшуючи залежність від антибіотиків.»
«Попередні дослідження показують, що бактерії можуть демонструвати підвищені темпи росту і вірулентність у космосі, тоді як антибіотики, що застосовуються для боротьби з ними, можуть бути менш ефективними», — додала доктор Альлі Хуанг, науковий співробітник miniPCR bio. «Фаги, отримані в космосі, можуть мати глибокі наслідки для здоров’я людини, контролю мікробів та стійкості тривалих віддалених місій. Інструменти терпілих терапій також можуть змінити наш підхід до управління бактеріальними інфекціями та мікробними екосистемами на Землі.»
Деякі вітаміни та поживні речовини в їжі та добавках втрачають свою ефективність при тривалому зберіганні, а недостатнє надходження навіть одного поживного елемента може призвести до серйозних хвороб, такими як дефіцит вітаміну C, що викликає цингу. Експеримент BioNutrients-3 є продовженням попередніх досліджень, що вивчають способи отримання поживних речовин на вимогу в космосі за допомогою генетично модифікованих організмів, які залишаються життєздатними протягом років. Серед них — йогурт та напій на основі дріжджів, виготовлений з дріжджевих культур, які були раніше протестовані на станції, а також новий, спроектований спільний культурний мікс, що виробляє кілька поживних речовин в одному пакеті.
«BioNutrients-3 містить кілька елементів безпеки продуктів, включаючи пастеризацію для знищення мікроорганізмів у зразках та демонстрацію доцільності використання сенсора під назвою E-Nose, що імітує надчутливий нюх для виявлення патогенів», — зазначив Кевін Сімс, менеджер проекту в Ames Research Center NASA у Каліфорнійській Силіконовій долині.
Ще одна міра безпеки полягає у використанні індикатора pH для відстеження росту бактерій.
«Ці індикатори pH допомагають екіпажу візуалізувати процеси росту йогурту та кефіру», — сказав Сімс. «Коли організми ростуть, вони виробляють молочну кислоту, що знижує pH та змінює колір індикатора на рожевий.»
Дослідження також включає вивчення проходження йогурту, що є методом отримання нових культур із маленької кількості йогурту з готової упаковки, подібно до підтримки стартерів для хліба на заквасці. Цей метод може підтримувати культуру протягом кількох поколінь, усуваючи занепокоєння щодо терміну зберігання йогурту під час місії на Місяць або Марс, а також зменшуючи масу вантажу для запуску.
Дослідження JAXA з розділення клітин рослин аналізує, як мікрогравітація впливає на поділ клітин у зелених водоростях і культурі тютюну. Поділ клітин є основним елементом росту рослин, але лише кілька досліджень вивчали його в умовах мікрогравітації.
«Клітини тютюну діляться часто, що спрощує спостереження за процесом», — додав Джунья Кіріма з JAXA. «Ми з нетерпінням чекаємо, щоб продемонструвати ефекти космічного середовища на поділ клітин рослин і плануємо провести тайм-лапс спостереження за цим процесом на космічній станції.»
Зрозуміння цього процесу може сприяти розробці кращих методів вирощування рослин для харчування в космосі, включаючи Місяць і Марс. Це дослідження також може дати цінну інформацію для підвищення ефективності систем виробництва рослин на Землі.
Протягом майже 25 років люди живуть і працюють безперервно на Міжнародній космічній станції, просуваючи наукові знання та проводячи важливі дослідження на користь людства та нашої планети. Дослідження на космічній станції підтримують майбутнє людських космічних польотів, оскільки NASA спрямовує увагу на місії в глибокий космос до Місяця в рамках програми Artemis та готується до майбутніх людських місій на Марс, а також розширює комерційні можливості в низькій орбіті та за її межами.
Детальніше про Міжнародну космічну станцію можна дізнатися на:
https://www.nasa.gov/station
