Исследователи Колумбийского университета совершили значительный прорыв в космической медицине, создав инновационную технологию для моделирования эффектов космической радиации на организм человека. Разработанные мультиорганные тканевые чипы открывают новые горизонты в понимании воздействия различных типов излучения на человеческие органы и помогают определить гены, перспективные для создания защитных медицинских препаратов. Результаты этого прорывного исследования представлены научному сообществу в престижном издании Advanced Science.
В процессе межпланетных путешествий космонавты подвергаются воздействию галактических космических лучей – высокоэнергетических заряженных частиц атомных ядер. Эти мощные излучения способны нарушать структуру ДНК, что повышает вероятность развития различных патологий: от острого радиационного синдрома до онкологических и кардиологических заболеваний. Если на Земле атмосфера и магнитное поле обеспечивают надежный щит от подобного излучения, то в космическом пространстве такая естественная защита отсутствует.
Инновационная разработка получила название «астронавт на чипе» и представляет собой передовую экспериментальную платформу, где различные тканевые модели органов связаны между собой системой кровотока. Такая конструкция позволяет не только наблюдать взаимодействие между органами, но и учитывать персональные характеристики организма, включая возрастные особенности и этническую специфику. Исследователи провели серию экспериментов, моделируя как краткосрочное (15-20 минут), так и пролонгированное (14 дней) радиационное воздействие.
Исследование показало, что длительное радиационное воздействие оказывает более существенное влияние на функционирование костного мозга и сердечной мышцы по сравнению с кратковременным облучением. В костном мозге наблюдалось усиление процесса превращения стволовых клеток в иммунные, что уменьшало образование клеток крови и потенциально могло привести к анемии или онкогематологическим заболеваниям. В сердечной ткани отмечалось снижение сократительной способности, что может сигнализировать о риске развития гипертрофической кардиомиопатии.
В ходе исследования ученые идентифицировали 58 генов, потенциально связанных с реакцией организма на продолжительное радиационное воздействие. Это открытие создает многообещающую базу для разработки инновационных радиопротекторных препаратов.
Навид Тавакол, главный исследователь проекта, с оптимизмом смотрит в будущее технологии «астронавт на чипе». Он предполагает возможность персонализации этой системы, что позволит прогнозировать индивидуальную реакцию каждого космонавта на космическое излучение.
Стоит отметить, что это не единственный успех в области космических исследований: недавний эксперимент с отправленным в космос мини-мозгом продемонстрировал неожиданные результаты эволюционного развития, что открывает новые перспективы для научных исследований.
