• Големите нации и две големи фармацевтични компании от години "отглеждат" протеинови кристали, за да моделират ефективни лекарства срещу различни нелечими заболявания, включително рак
• Едно от големите им предимства е, че нямат странични ефекти
• Горе в орбита около Земята могат да се създават стволови клетки, които долу на планетата продължават да се самообновяват, казва мениджърът в областта на екосистемите Саймън Дженър от Axiom Space

Да правиш наука в условия на безтегловност, има удивителни предимства, при това с далечен прицел в бъдещето, защото това буквално променя играта в различни дисциплини. Не само защото на 400 км височина в Космоса и летейки с 27 000 км в час, Международната космическа станция (МКС) предоставя условия, в които протичат нов тип химични и физични процеси, а и защото много по-лесно например се синтезират ефективни лекарства за нелечими досега заболявания.

В Космоса всичко е различно. Най-вече защото го няма обичайното "напрежение", генерирано от гравитацията, с която сме свикнали на Земята. Например 

в безтегловност капката не пада към пода, пламъците придобиват сферичен вид, а затопленият въздух не се издига към тавана

Всички тези комплексни условия са безценни, защото дават отговори на въпроси, които на Земята може вечно да се търсят, при това без резултат. Заедно с това микрогравитацията е много ценен инструмент за изследване на човешкия организъм - и то не само в сферата как ще реагира при бъдещи мисии на други планети, а и за трупане на конкретни знания как да се обезвредят опасни протеини, бактерии и вируси, които убиват милиони хора всяка година.

На МКС се провеждат много опити как липсата на гравитация се отразява на потока на кръвта, как това повишава вътреочното налягане, променящо формата на очите на астронавтите. В резултат на какви процеси протича загубата на маса на сърдечния мускул и как тя може да се предотврати. Друго направление, което е от критично значение за живота в Космоса, се фокусира върху експериментите на Европейската космическа агенция. Учените използват МКС и нейния инструментариум, за да секвенират ДНК и да редактират генома, но заедно с това стартират и мащабно изследване на микробите. Целта е да се проучи тяхното поведение в дезинфекцирана затворена среда, как това ги променя, как биха могли да повлияят на човешкото здраве и как могат да бъдат блокирани. Но също така специалистите искат да проверят и дали микроорганизмите имат някакви специфични свойства, които могат да помогнат при добива на ресурси на други планети. 

Освен това на МКС се провеждат много изследвания как протичат процесите на стареене, на обездвижване, остеопороза, мускулна атрофия и т.н. Там е проектирано и едно ключово устройство, с което днес се реализират лазерните корекции на зрението. Всичко започва, когато на станцията си задават въпроса как окото може да е стабилно и човек да вижда ясно фиксирана точка дори когато накланя главата си. За целта мозъкът трябва постоянно да тълкува информацията от вътрешното ухо, за да поддържа баланс. Но тук има един важен детайл - сензорната система използва гравитацията като ориентир. Така учените започват да проверяват какво се случва, когато използват специални слушалки с чипове за обработка на изображения. Те проследяват очите, без да пречат на човек да извършва обичайните си дейности, и в хода на експеримента установяват, че те наистина са повлияни от микрогравитацията. Така в един момент инженерите осъзнават, че устройството може да се прилага и на Земята за проследяване на очите. Тук хирурзите бързо откриват колко полезен може да е този уред, тъй като, докато следи очите, тя фино насочва лазерния скалпел, за да се направи прецизна корекция на зрението.

Но може би най-голямото предимство на МКС е, че

горе много по-лесно и многократно по-бързо могат да се създават успешни лекарства

Причината е, че вече са разработени уникални инструменти, съобразени с микрогравитацията - в тях могат да се "отглеждат" протеинови кристали и тъканни "чипове". Именно затова цялата фармацевтична индустрия буквално полудя по въпросните кристали и финансира щедри изследвания в Космоса. Сред пионерите са концерните Eli Lilly и Merk. Те не само по-бързо намират медикаменти, които ефикасно поразяват "мишените" си, а и това им спестява много средства в процеса на клиничните изпитвания. Причината е, че лекарствата, създадени по този начин, са с много по-малко странични ефекти.

С иновативните технологии в Космоса много лесно могат да се правят модификации и на съществуващи препарати - от тези за лечение на мускулна дистрофия до ракови заболявания. Включително двата най-успешни медикамента в света за стопиране на загубата на костна плътност са създадени "горе".

Обяснението е, че човешкият организъм е изтъкан от хиляди протеини, които са основни компоненти на имунната система. Когато "вражеските" протеини, които ни разболяват, се разположат на специфични места - в така наречените "биологични ключалки", тогава протеинът на потенциалния медикамент трябва да се проектира така, че точно да пасне във въпросната "ключалка". Ако това бъде постигнато, лекарството ще е с много по-малко странични ефекти и освен че ще е безопасно, то ще е и ефективно. За да се получи търсенето съответствие обаче, учените трябва много добре да познават структурите и на двата протеина, като един от най-добрите начини за анализ е да ги "пресъздадат" в кристална форма.

Тук в главната роля влиза микрогравитацията, тъй като десетилетните изследвания на МКС по категоричен начин установяват, че кристали с високо качество могат да бъдат постигнати единствено в безтегловност. Затова една от многото задачи на астронавтите от 20-ина години е да отглеждат кристали, а фармацевтичната индустрия е провела над 500 експеримента в орбита до 2021 г., като през последните три години те стават все по-интензивни. Благодарение на тази технология непрекъснато се подобрява дизайнът на лекарствата против туберкулоза, тъй като причинителят постоянно се адаптира, поразявайки близо 1 млн. души годишно. 

Но безтегловността предлага още една полза - създадените по този начин лекарства могат да се съхраняват много по-лесно и трайността им е по-голяма.

Например японската космическа агенция JAXA разработва прецизни структури на много видове протеини, а това на свой ред води до

откриването на потенциални лекарства за рак на гърдата, пародонтални заболявания,

болести по венците и мускулна дистрофия. Според изследователите на Агенцията разработването на медикаментите е в ход, а някои вече са в предклинични изпитвания.

Благодарение на микрогравитацията на МКС се "отглеждат" и моноклонални антитела - те представляват сложни молекули, взети от живи организми като микроби, човешки или животински клетки. С едно от тях, създадено в Космоса, могат да се лекуват няколко вида рак, включително меланом и карцином на белия дроб. На борда е направен още един пробив. Този тип съединения на Земята не могат да се разтварят лесно в течности и това прави много трудно производството на лекарства, които да се инжектират. На МКС обаче са създадени суперкачествени кристални суспензии, с които този дефект се преодолява. В момента дори е в ход изследване за дизайн на още по-пречистена суспензия, която ще е многократно по-ефективна срещу тумори.

"Изследванията на микрогравитационната кристализация на протеини имат потенциала да повлияят значително на откриването и разработването на лекарства в редица терапевтични области, включително артрит, сърдечносъдови заболявания, множествена склероза, остеопороза, кистозна фиброза и онкология." Това отбелязват учените в една от най-иновативните компании в света, разполагаща със свой собствен модул и лаборатория на борда на МКС - Axiom Space.

Именно с нея предишното ръководство на нашето Министерство на иновациите и растежа подписа писмо за намерение за сътрудничество в развитието на космическите иновации, технологии, научни изследвания и космическите способности на България - като за целта ни се гарантира и надежден достъп до Космоса.

Причината е, че един от фокусите на Axiom са мисии, посветени на научноизследователски партньорства в Космоса. "Ползите от тях са много - включително за създаването на стволови клетки в резултат на промените в клетъчната пролиферация и клетъчната диференциация в условия на микрогравитация", разказа пред списание "Космос" Саймън Дженър, който е колега на астронавта рекордьор на НАСА и Axiom Space Майкъл Лопес-Алегрия. (За неговите приключения в открития Космос и на дъното на океана ви разказахме в предишен брой на "24 часа". - б.а.) 

Обяснението е следното - експериментално е установено, че "горе" клетките експресират твърде много генни маркери, сочещи, че се самообновяват. Когато бъдат върнати на Земята, се оказва, че те запазват тази своя способност и могат да бъдат диференцирани в желаните типове клетки. С други думи, летящите в Космоса клетки могат да са източник на самообновяващи се стволови клетки, казват от Axiom. На свой ред

"вдъхновените от ДНК наноматериали в условия на микрогравитация могат да подобрят терапията на иРНК и възстановяването на хрущялната тъкан",

разказа още Дженър за най-новите изследвания в Космоса. Според него в момента усилено се проучва и васкуларизацията (снабдяване с кръвоносни съдове на отделни органи или области на тялото - б.а.) на чернодробни и бъбречни биоинженерни тъканни конструкции като мост към трансплантацията на органи.

Дженър е убеден, че тези изследвания ще се задълбочат през следващото десетилетие, ще прераснат в космически производства, които не само ще дадат тласък на нови технологии, а и ще носят значителна икономическа и социална стойност за света.

"Това е само началото на нашия споделен ангажимент да проучим възможностите за разширяване на глобалния достъп до Космоса и за разрастване на икономиката в ниска околоземна орбита, предлагайки безпрецедентни възможности за български компании, за академичните среди и хора - да работим заедно, за да култивираме следващото поколение инженери, учени и мислители - уверен е Саймън Дженър. - Ние сме водени от иновациите и вярваме, че напредъкът в технологиите и научните изследвания в областта на микрогравитацията ще доведе до решения на много от проблемите тук, на Земята. Нашият екип от Axiom Space обединява пионерите, които са се ангажирали да успеят на МКС и да оглавят трансформацията на земната орбита в глобален космически пазар."

Според него все още е рано да се обсъждат конкретни изследвания с България, но е факт, че за това са налице всички условия, тъй като компанията вече има свой модул на МКС.

"Axiom Space вече революционизира проучванията в Космоса, намалявайки разходите, за да увеличи възможностите за отделните страни и техните екосистеми", посочи Дженър.

Нещо повече, екипът на иновативната компания

ще изгради Axiom Station, която не само ще е първата частна космическа станция, а вероятно ще наследи сегашната остаряла МКС

За новата се знае, че всичко ще е проектирано така, че да няма нужда астронавтите да излизат навън, за да ремонтират непрекъснато външните елементи, защото всички модули ще са вътре в нея.

"Нашата визия е това да е процъфтяващ дом в Космоса, който да е от полза за всеки човек навсякъде - обясни Дженър. - Мисията ни е да подобрим живота на Земята и да насърчим възможностите отвъд него, като изградим и управляваме първата в света комерсиална космическа станция."

На практика това е решение за всички нации, които искат да правят наука и да провеждат изследвания в Космоса, но не могат да се вредят техни астронавти да попаднат в мисии на НАСА или Европейската космическа агенция.

За целта преди всяка мисия космонавтите, водени от опитен "вълк" като Майкъл Лопес-Алегрия, са инструктирани от учени на Земята как да проведат в Космоса съответните експерименти. Научните изисквания и проекти предварително се изясняват до най-малките детайли, планира се подходящо обучение на екипажа, разработват се съответните процедури, изпраща се необходимият хардуер, софтуер, апаратура и т.н.

Така при последната трета мисия на компанията, оглавявана от Алегрия, астронавтът на Италия проведе различни експерименти, които впоследствие ще помогнат за лечението на различни заболявания. Неговият колега в полета направи серия от проучвания, които ще позволят на Турция да осъществи мечтаната експанзия с разполагането на серия от сателити, а астронавтът на Европейската космическа агенция продължи изследванията в областта на микрогравитацията и проучванията на Земята от Космоса.

Така неизбежно в разговора стигнахме до горещия въпрос, защото една от функциите на Саймън Дженър е да бъде и "ловец на астронавти": ще имаме ли скоро български космонавт, с който учените и индустрията на страната ще могат да провеждат експерименти и да създават продукти на световно ниво?

"Рано е да се спекулира с членове на екипажа - усмихна се той. - В момента нямаме допълнителна информация за споделяне."

Колкото по-бързо обаче се включим в тази световна космическа надпревара, толкова по-уверени можем да бъдем, че все повече млади хора ще избират да реализират мечтите си от България, а не от чужбина.