опыты в космосе

По мере того как развиваются космические программы, а экологическая обстановка на Земле ухудшается, мечты человечества о космическом туризме и колонизации других планет становятся всё более реальными. Однако космические полёты становятся тяжёлым испытанием для организма: перепады гравитации, нарушения биоритмов и радиация ослабляют мышцы, делают кости хрупкими — и, возможно, угрожают репродуктивному здоровью.

Для исследователей важно понимать, как космический полёт влияет на половые клетки — яйцеклетки и сперматозоиды. Именно они определяют здоровье следующего поколения, а любое необратимое повреждение ДНК этих клеток с высокой вероятностью передается потомкам. Ранее в экспериментах действительно наблюдали повреждения в эмбриональных стволовых клетках, побывавших в космосе, но причина оставалась неясной.

Это подтолкнуло исследователей из Киотского университета проверить, как космический полёт влияет на сперматогониальные стволовые клетки — предшественники сперматозоидов — и на их способность давать здоровое потомство. В качестве модели они выбрали мышей.

Рис. 1. Стволовые клетки мышей, которые полгода продержали замороженными на Международной космической станции, дали здоровое потомство. [KyotoU / Shinohara lab]

Учёные заморозили сперматогониальные стволовые клетки и отправили их на Международную космическую станцию, где образцы хранились шесть месяцев при -80 °C, в то время как контрольные клетки оставались на Земле (Рис. 1). После возвращения в Киото исследователи не заметили никаких видимых аномалий. Более того, после размораживания все клетки продолжили делиться в культуре, формируя нормальные колонии и оставались жизнеспособными на протяжении 100 дней. Их морфология, скорость роста, уровень повреждений ДНК и экспрессия ключевых генов не отличались от контрольных образцов.

Следующим шагом стала трансплантация клеток в семенные канальцы мышей. Через 3–4 месяца у этих животных естественным путём появилось потомство. Оно оказалось здоровым и с нормальным профилем экспрессии генов. Это означало, что даже после полугодового пребывания в космосе замороженные половые клетки сохраняют фертильность.

«Важно понимать, как долго можно хранить половые клетки на МКС, чтобы определить пределы их жизнеспособности для будущих миссий с участием человека», — объясняет первый автор работы, профессор молекулярной генетики Киотского университета Мито Канатсу-Синохара.

Для исследователей результаты оказались неожиданными. Учёные предполагали, что космос окажется для клеток опаснее, чем заморозка, ведь сперматогонии чрезвычайно чувствительны к радиации. Но оказалось, что наибольший урон нанесла именно криоконсервация: жизнеспособными оставались лишь 50–60 % клеток, и эта доля не различалась у образцов, побывавших на МКС и оставшихся на Земле.

Известно, что замороженные стволовые клетки многих видов можно использовать для получения сперматозоидов, поэтому результаты японских исследователей создают основу для технологий сохранения половых клеток в будущих длительных космических полётах.

Тем не менее проверка ещё не окончена. Хотя первое поколение мышей выглядит здоровым, и в их ДНК не выявили аномалий, долгосрочные последствия пока неизвестны. Нужно проследить, как будут развиваться сами мыши и их потомки, оценить их продолжительность жизни и способность к размножению.

Эти данные помогают понять репродукцию в космосе и служат основой для исследований, направленных на сохранение фертильности в космосе. Кроме того, они открывают путь к созданию криохранилищ вне Земли, способных сохранять биоразнообразие при глобальных катастрофах.