Каждый день на орбите — это минус к костям, иммунитету и мозгу. Протокол GENESTAR поможет следить за счётом

Стремительное развитие коммерческой космонавтики ставит перед учеными новую задачу – всестороннее изучение того, как невесомость и прочие внеземные прелести влияют на организм человека. Специалисты медицинского колледжа Бейлора совместно с Институтом трансляционных исследований космического здоровья (TRISH) создали революционную методику анализа биологических материалов у участников орбитальных экспедиций.

Разработанный протокол GENESTAR (Геномная оценка космических путешествий и исследований) определяет порядок получения, обработки и хранения биообразцов для текущих и перспективных генетических экспериментов. Журнал npj Microgravity опубликовал результаты работы, подтверждающие: новая методика не только удовлетворяет строгим требованиям к молекулярному тестированию, но и обеспечивает надежную защиту личных сведений, соблюдение этических норм и точное отслеживание каждой пробы.

"За пределами Земли человек сталкивается с экстремальными условиями. Отсутствие гравитации, повышенный радиационный фон и длительная изоляция воздействуют на тело способами, которые наука только начинает осмысливать", – рассказывает руководитель проекта доктор Харша Доддапанени из Центра секвенирования генома. Чтобы восполнить пробелы в понимании этих процессов, ученые анализируют разнообразные биоматериалы астронавтов – от крови и слюны до проб мочи и образцов кишечной микрофлоры – собранные до и после полетов.

Инициатива GENESTAR стала частью масштабной программы "Геномика и космическая медицина" (Space Omics), которую реализует исследовательский центр Бейлора.

Научный директор TRISH доктор Рихана Бохари поясняет: "Мы выработали единые процедуры, гарантирующие идентичность сбора материалов независимо от места и времени проведения миссии". Полученные образцы изучают с помощью комплекса передовых методов: анализируют структуру ДНК, активность РНК, особенности белкового обмена и состав микробных сообществ. Такой подход позволяет увидеть, какие изменения происходят в организме астронавта на молекулярном уровне.

Впервые протокол протестировали на участниках миссии Axiom-2, которые провели десять дней на Международной космической станции в мае 2023 года. У четырех членов экипажа собрали свыше трехсот биологических проб в различные периоды: за 90, 30 и 3 суток до старта, а также в первые дни после приземления.

"Полученные результаты превзошли самые смелые ожидания", – отмечает соавтор исследования доктор Апарна Кришнаваджхала. Практически все образцы крови (98%) и подавляющее большинство других биоматериалов (более 91%) продемонстрировали высочайшее качество, необходимое для проведения молекулярных тестов.

Управление огромным массивом информации потребовало создания специализированной лабораторной системы. Она фиксирует все этапы работы с пробами – от момента забора до финального анализа, обеспечивая достоверность и безопасный обмен данными между научными группами. Дополнительным преимуществом программы стала возможность получить подробный отчет о собственном геноме, раскрывающий предрасположенность к различным заболеваниям и особенности взаимодействия организма с лекарственными препаратами.

Формирующийся банк биологических образцов и сопутствующей информации открывает перед мировым научным сообществом уникальные возможности для изучения физиологии человека как в привычных, так и в экстремальных условиях. Значение этих исследований выходит далеко за рамки космической отрасли: например, понимание механизмов разрушения костной ткани в невесомости может помочь в борьбе с остеопорозом – распространенным заболеванием пожилых людей, при котором кости становятся хрупкими и легко ломаются.

Исследовательская программа продолжает набирать обороты. Ученые уже получили материалы от экипажа следующей экспедиции (Axiom-3) и готовятся к работе с новыми миссиями. Параллельно идет разработка миниатюрных автоматизированных устройств для забора крови в условиях невесомости – это позволит астронавтам самостоятельно получать необходимые образцы без привлечения медицинского персонала.