В процессе будущих миссий на Луну, Марс и другие отдалённые места космоса, астронавты будут вынуждены обретать большую самодостаточность. Это связано с тем, что миссии, совершаемые за пределами низкой околоземной орбиты, не смогут получать пополнение в течение нескольких часов, как это происходит при полётах к МКС. Следовательно, для глубококосмических исследовательских программ и баз потребуется создавать всё необходимое: воздух, воду, пищу и топливо. Одним из ключевых направлений в этом контексте является использование местных ресурсов, что и называется использованием ресурсов на месте (In-Situ Resource Utilization, ISRU).
Исследование, проведённое в Университете Калифорнии в Сан-Диего (UCSD), показывают, что привозимые астронавтами растения могут не только избавлять от углекислоты и производить кислород, но и создавать медицинские препараты. Это открытие сделано интердисциплинарной командой ученых, работающих в области химической и наноинженерии. Их работа была опубликована в журнале npj Science of Plants 5 июня.
ПРОИЗВОДСТВО ЛЕКАРСТВ НА ОРБИТЕ
Ученые разработали простой метод, который позволяет вырастить и многократно собрать фармацевтические препараты из растений в условиях микрогравитации без их уничтожения и значительных потерь. В качестве сырья они использовали вирус кукурузного мозайка (CPMV), который помогает иммунной системе бороться с раковыми клетками. Предварительные испытания продемонстрировали эффективность этого вируса на мышах и пациентах с раком собак.
Чтобы продемонстрировать свой метод, исследователи использовали такие растения, как Nicotiana benthamiana и чёрноглазый горошек. Процесс извлечения активного вещества включает сбор листьев и их измельчение, что создает проблемы с получением продукта. Однако команда применила метод секреции продуктов, позволяющий растениям выделять химические соединения в специальное пространство внутри листьев, сохраняя их при этом невредимыми.
Плюсами нового метода являются: необходимость в меньших объемах стерильной среды, простота масштабирования производства и возможность повторного сбора урожая. По предварительным оценкам, можно собрать активные вещества из 50 растений менее чем за два часа, сохраняя сами растения для дальнейшего роста.
СИМУЛЯЦИЯ УСЛОВИЙ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА
Для имитации микрогравитации команда UCSD адаптировала специальное устройство, которое вращает растения. Они также подвергали растения колебаниям температур и окислительному стрессу, имитируя воздействие космической радиации. Эти условия иногда увеличивали продукцию CPMV, что исследователи связывают с особенными свойствами вируса. Стресс, которому подвергаются растения, делает их более подверженными заболеваниям, однако для вируса это может означать повышенный выход полезного продукта.
С помощью этого метода можно решить одну из важнейших задач обеспечения здоровья астронавтов в долгосрочных миссиях, – создание запасов жизненно важных медикаментов. Долгие космические путешествия, такие как полет на Марс, с временными рамками от 6 до 9 месяцев, могут привести к потере эффективности многих препаратов ещё до возвращения на Землю.
ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРИМЕНЕНИЕ
Команда также рассматривает возможности применения своего метода на Земле, что позволит наладить низкозатратное производство лекарств в ресурсно ограниченных регионах. В условиях бедности или при последствиях изменения климата способность к производству медикаментов на месте может спасти множество жизней.
Исследователи продолжают изучать влияние космических условий на процессы в растениях, выражая надежду, что их методы будут когда-либо применены в реальных космических миссиях.