Российские ученые в ходе миссии биоспутника «Бион-М» №2, который в течение месяца выполнял полет на околоземной орбите, протестировали инновационный фармацевтический препарат для защиты от космической радиации. Он активирует экспрессию гена Nrf2, который в организме млекопитающих отвечает за работу систем защиты от окислительного стресса. Действие препарата протестировали на лабораторных мышах. В будущем он поможет сохранить здоровье космонавтов во время длительных межпланетных перелетов, а также в перспективе — при работе людей на других планетах.
Как радиация влияет на здоровье космонавтов
В пятницу, 19 сентября, на Землю, как ожидается, должен вернуться спускаемый модуль биоспутника «Бион-М» №2 — космического аппарата, который в течение месяца выполнял полет вокруг планеты на околополярной орбите. В ходе миссии ученые из Института медико-биологических проблем совместно с госкорпорацией «Роскосмос» протестировали на лабораторных мышах действие нового препарата «Омеваксолон».
Он активирует экспрессию гена Nrf2, который в организме млекопитающих отвечает за работу систем защиты от окислительного стресса, который возникает из-за образования активных форм кислорода (токсичных веществ, которые вызывают повреждение клеток) под действием космической радиации.
Результаты эксперимента помогут создать лекарство, которое снизит воздействие космической радиации на людей при длительных космических полетах и нахождении на других планетах.
— Человечество уверенно освоило орбиту Земли и стремится к другим планетам. В отличие от низкой околоземной орбиты, где космонавты находятся под защитой магнитных поясов Земли, экипажи межпланетных кораблей будут подвергаться действию космической радиации. Полет «Бион-М» №2 проходил на высокоширотной орбите, которая по спектру космической радиации ближе к межпланетному пространству, чем орбиты с меньшим наклонением, на которых летает, например, Международная космическая станция, — объяснил «Известиям» заведующий лабораторией фенотипирования животных ИМБП РАН Александр Андреев-Андриевский.
По его словам, в районе полюсов Земли радиация на 30% выше, чем на низких широтах. Кроме того, в этой области пространства больше галактических частиц высоких энергий. Поэтому автономная космическая миссия позволит получить исключительные научные данные, которые в дальнейшем будут использованы для обеспечения медико-биологической безопасности человека в условиях дальнего космоса.
Как уменьшить вредное воздействие космической радиации
Одна из задач, сообщил ученый, которую специалисты решали в ходе миссии «Бион-М» №2, — изучение роли гена Nrf2 и регулируемых им естественных систем в условиях космоса. А также возможности преднамеренной активации этих механизмов посредством фармпрепаратов.
— Во время полета биоспутника на борту находились 75 лабораторных мышей линии C57BL/6. Для исследования нового препарата часть из них разделили на три группы. Первые — это нокаутные мыши, у которых ген Nrf2 «выключен» с помощью генетических манипуляций. Они обладают повышенной чувствительностью к воздействию факторов космического полета. Вторые — обычные животные. Третья группа получала препарат «Омеваксолон», который активирует экспрессию гена Nrf2 и стимулирует работу антиоксидантных систем, — объяснил Александр Андреев-Андриевский.
Сравнение этих трех групп мышей позволит понять, как целенаправленная экспрессия гена Nrf2 и стимуляция работы антиоксидантных систем поможет сохранить здоровье космонавтов при длительных перелетах между планетами, а в перспективе — и при работе людей на других планетах. Как уточнил ученый, такие исследования на биоспутниках проведены впервые в мире.
— «Омеваксолон» — уже зарегистрированный препарат, который применяют для лечения болезни Фридрейха, — наследственного недуга, при котором происходит повреждение части нервной системы человека. Поэтому профиль безопасности, фармакокинетика, пути производства и контроля качества препарата хорошо описаны. Это упрощает возможности для расширения области его применения, — объяснил «Известиям» руководитель центра превосходства «Персонифицированная медицина» института фундаментальной медицины и биологии Казанского (Приволжского) федерального университета Альберт Ризванов.
По его мнению, такие препараты потребуются не только в будущем для полета на Марс. Они также востребованы для земных реалий. Например, для защиты здоровых тканей при лучевой терапии онкологических заболеваний. Также препарат будет полезен для сохранения здоровья экипажей самолетов, которые во время полетов получают повышенные дозы космического излучения, и работников предприятий, которые работают с радиацией.
Кроме радиопротекции, отметил эксперт, контролируемая активация Nrf2 рассматривается в качестве перспективного метода и для состояний, где требуется антиоксидантная защита.
— На сегодняшний день «Бион» — серия единственных в мире специализированных космических аппаратов для проведения медико-биологических исследований широкого спектра. Такие миссии позволяют точно планировать научные работы по влиянию космоса на живые организмы. А главное, биоспутник можно запустить на отличную от МКС орбиту, в иных условиях воздействия космического пространства. И тем самым проверить новые гипотезы и протестировать новое оборудование, — рассказал эксперт в области космонавтики Дмитрий Струговец.
Стоит отметить, добавил он, что без биоспутников изучение глубокого космоса невозможно. Главная угроза дальних космических полетов — галактическое космическое излучение. Это высокоэнергетические заряженные частицы, защититься от которых полностью практически невозможно. Их воздействие на живые организмы (риск рака, поражения ЦНС, сердечно-сосудистых заболеваний) затруднительно смоделировать в земных лабораториях.
При этом, добавил специалист, биоспутники — это лучшая из имеющихся платформ для изучения того, как факторы космического полета умножают негативное воздействие друг друга. Например, как невесомость влияет на способность клеток восстанавливать радиационные повреждения ДНК. То есть исследования на биоспутниках критически важны для будущих миссий в дальний космос.