Полет биосубстанции: как максимально обезопасить марсианскую экспедицию
Российская технология позволит проверить влияние факторов космического полета на клетки
США готовятся вернуться на Луну. Запуск по программе «Артемида-2» (Artemis II) ожидается в апреле 2026 года. Почти всё будет похоже на экспедицию в декабре 1968 года космического корабля «Аполлон-8», совершившего первый в истории человечества пилотируемый облёт Луны. Однако запланирован и совершенно новый эксперимент: первый космический полёт, в котором человеческие клетки отправятся к Луне вместе со своими донорами. Как же это понимать?
Старт «Артемиды-2» станет первым пилотируемым полетом с помощью корабля «Орион», на борту которого будут астронавты НАСА (Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства, NASA): командир Рид Уайзман, пилот Виктор Гловер и специалисты — Кристина Кох и астронавт Канадского космического агентства Джереми Хансен. Они должны совершить облет Луны и вернуться на Землю без высадки на её поверхность.
Запуск космического корабля состоится на сверхтяжёлой ракете-носителе Space Launch System, разработанной НАСА для пилотируемых экспедиций за пределы околоземной орбиты.
В чем же суть эксперимента с полетом биосубстанции? Дело обстоит так. Из костного мозга астронавта извлекаются клетки и помещаются в специальном устройстве в микроканалах. К этому биоматериалу непрерывно поступают питательные вещества, и он ведёт себя, как ткани настоящего органа. Препараты отправятся в полёт вместе с теми астронавтами, клетки которых взяли для эксперимента. А поскольку клетки находятся в тех же условиях, что и экипаж, то после приземления их состояние в приборе и состояние клеток вернувшихся астронавтов сравнят, выявив, как изменилась структура и функции клеток.
Опыт позволит понять, насколько состояние биоматериала соответствует тканям реального человека. Если оно практически такое же, то можно на основании анализа испытуемых клеток делать вывод о влиянии факторов космического полёта на людей. Такие устройства с живыми клетками могут стать новой эпохой в освоении космоса, поскольку люди научатся изучать неизведанное, не подвергая опасности человеческую жизнь.
Каково же происхождение новой технологии? Первые попытки её создания были предприняты в 2008 году в Берлине для изучения болезней и испытания лекарств на искусственном объекте, имитирующем живой человеческий орган. Эта технология получила название «орган на чипе». Слово чип (chip) в переводе с английского — тонкая пластинка. И действительно в этой технологии используются тонкие пластинки из различных материалов.
Взятые у донора клетки выращиваются внутри камер и каналов для создания тканей или органов, чтобы имитировать их деятельность. Полная работоспособность клеток достигается за счет поддержания условий, обеспечивающих функционирование органа или ткани.
И вот что важно и интересно. К 2011 году в России уже были созданы прототипы платформы «человек на чипе». То есть, не органа, а группы важнейших человеческих органов. При этом пока наш проект опережает американцев.
Постановлением правительства РФ от 5 сентября 2025 года поставлена задача — создать систему отбора лекарств на основе модели «человек на чипе» для повышения эффективности доклинических исследований.
Что же представляет собой российский микробиореактор? Он похож на трехслойный пирог: внизу кварцевая пластина, на ней слой из силикона, в ячейки которого помещают клеточные модели органов. И верхний слой. Через него в средний слой устанавливают ячейки с клетками, подсоединяют трубки для подачи питательного раствора. Всё вместе помещается в контейнер для обеспечения заданной температуры.
Гнезд для клеточных ячеек — шесть. В ячейках — клетки кишечника и печени, а в остальных четырех ячейках можно разместить любые другие «органы» — почку, кожу, легкие, сердце. Всей системой — клапанами, подогревом, подачей среды и газа — управляет специальный прибор.
«Органы» живут в микробиореакторе 28 суток. Почему именно 28? Потому что устройство предназначено для проверки веществ и лекарств на острую и хроническую токсичность. По европейским требованиям срок таких испытаний — 28 дней.
И что же получается? А получается, что уже сейчас мы могли бы отправить такой микробиореактор в полёт куда угодно, на срок не больше месяца. Но таких планов у нас нет. Да и лететь нам не на чем.
Вот и возникает вопрос. Почему бы на фоне разнообразных мечтаний об освоении Вселенной не запланировать полёт на Марс не очень большого беспилотного космического аппарата, на котором кроме другой аппаратуры разместить наш микробиореактор «человек на чипе»?
Что же требуется? Прежде всего — решение. Второе – найти партнёра, который может осуществить экспедицию. Третье – довести работу микробиореактора до нужной длительности. Всего и делов-то!
