Ученые из Колумбийского университета разработали технологию, которая позволяет моделировать влияние космической радиации на организм человека, используя мультиорганные тканевые чипы. Эти системы дают возможность изучить, как острое и длительное воздействие радиации влияет на различные органы, и выявить гены, которые могут стать основой для разработки защитных препаратов. Работа опубликована в журнале Advanced Science (AdScience).
Астронавты, отправляясь в дальний космос, сталкиваются с галактическими космическими лучами — высокоэнергетическими ионизированными ядрами атомов. Эти частицы могут вызывать повреждения ДНК, увеличивая риск острого радиационного синдрома, рака и сердечно-сосудистых заболеваний. На Земле мы защищены от подобных лучей атмосферой и магнитным полем. Однако в космосе такой защиты нет, что делает изучение последствий воздействия радиации крайне важным.
Новая система «астронавт на чипе», разработанная исследователями, представляет собой уникальную платформу, где модели тканей различных органов соединены сосудистым потоком. Это позволяет имитировать взаимодействие между органами и учитывать индивидуальные особенности организма, такие как возраст или этническая принадлежность. Ученые подвергли систему воздействию радиации, имитируя как острые (15–20 минут), так и длительные (двухнедельные) дозы.
Воздействие длительной радиации оказывало более сильное влияние на функции костного мозга и сердца, чем кратковременные дозы. Костный мозг увеличивал дифференциацию стволовых клеток в иммунные клетки, что снижало их превращение в кровяные клетки, что может привести к анемии или раковым заболеваниям крови. Сердечная мышца демонстрировала снижение способности к сокращению, что может быть предвестником гипертрофической кардиомиопатии.
Кроме того, ученые обнаружили 58 генов, которые могут быть связаны с длительным воздействием радиации. Эти гены могут стать основой для разработки препаратов, защищающих от радиации.
По словам Навида Тавакола, ведущего автора исследования, в будущем технология “астронавт на чипе” может быть адаптирована для каждого человека, позволяя предсказать его индивидуальную реакцию на космическое излучение.
Ранее отправленный в космос мини-мозг смог эволюционировать, чем озадачил ученых.