Мутации вирусов в космосе, живой датчик воспаления и лунная миссия «Артемида-2»

Ракету для пилотируемого полета к Луне привезли на стартовую площадку

На уходящей неделе сверхтяжелая ракета Space Launch System (5 тысяч тонн веса, 98 метров в длину) проделала свой первый путь — 6 километров из здания вертикальной сборки на стартовую площадку в Космическом центре Кеннеди во Флориде. Для транспортировки использовали огромный гусеничный транспортер, который отвозил еще «Аполлоны» полвека назад. Ехала ракета целый день, после чего ее установили на стартовом комплексе.

На Space Launch System (SLS) должен состояться первый с 1972 года пилотируемый полет человека к Луне. Это будет миссия «Артемида-2»: четверо астронавтов за 10 дней должны облететь Луну вокруг, после чего вернуться назад. Ни выхода на лунную орбиту, ни тем более посадки не будет, потому что этим займется следующая миссия — «Артемида-3».

Старт ракеты запланирован на февраль: сначала проведут испытания по заправке топливом, и на их основе определят финальную дату. Разбег у НАСА небольшой — в первой половине февраля есть только пять стартовых окон. SLS полетит в космос во второй раз: впервые она отправила пустой корабль Orion вокруг Луны в ноябре 2022 года.

Кожу мышей научили светиться при воспалении в организме

Японские биологи вырастили живой сенсорный дисплей — участок мышиной кожи, который имплантируется живой мыши и служит как биомаркер для длительного мониторинга состояния организма. Это прорывное исследование решает давнюю проблему медицинской диагностики: анализ крови каждые пять минут брать не будешь, а значит, динамику здесь и сейчас не отследишь. А носимые устройства могут сигнализировать о росте давления или температуры, но ничего не скажут о маркерах воспаления в крови.

Японцы решили создать «живой дисплей», который будет внедрен прямо в тело млекопитающего и подавать визуальный сигнал, встречаясь с опасностью внутри организма. В данном случае в ДНК стволовых клеток эпидермиса встроили схему реакции на маркеры воспаления в крови. Почувствовав встречу со специфической молекулой в крови, клетка запускает синтез зеленого флуоресцентного белка. Из этих клеток вырастили полноценную трехслойную модель кожи, и этот кусочек кожи пересадили на спину лабораторной мыши. Трансплантат прижился, к нему пролегли кровеносные сосуды, после чего началось самое интересное.

Когда мышам в кровь вводили провокаторы воспаления, пересаженный участок кожи начинал светиться. Живой сенсор реагировал на химические изменения крови в реальном времени, здесь и сейчас. Причем чем сильнее было воспаление, тем ярче светился живой дисплей. И вишенка на торте: клетки делились, слои пересаженной кожи обновлялись, порождая себе подобных. А значит, эта живая лампочка не перегорала — в экспериментах она работала больше 200 дней.

Перспективы — удивительные: когда технологию перенесут с мышей на человека, нам не нужно будет носить «умные часы» или сдавать кровь. Наша кожа сама будет показывать, когда уровень воспаления переходит допустимую границу. Таким же образом, скорее всего, можно будет «настроить» встроенные датчики уровня глюкозы, онкомаркеров, токсикантов и других молекул, свидетельствующих о нарушениях.

Вирусы мутируют в космосе и становятся убийцами супербактерий

Бактериофаги — это группа вирусов, которые охотятся на бактерий. Теоретически это их свойство можно было бы использовать вместо антибиотиков, но к ним бактерии вырабатывают устойчивость даже быстрее, чем к медицинским препаратам.

Американские микробиологи задались вопросом: а не изменится ли что-то в этих взаимоотношениях в космосе, где нет гравитации и действуют совсем другие условия? Они отправили в космос пробирки, в которых смешали культуру кишечной палочки и бактериофага, известного под кодовым названием Т7. Причем культура Т7 состояла из 1660 вариантов, у каждого из которых была изменена одна аминокислота в структуре белка, прикрепляющегося к жертве.

Для начала бактерии крайне неохотно инфицировались в космосе: гравитации нет — нет и пассивного оседания вирусов на бактерии. Эпидемия в пробирке наступила на несколько часов позже, чем это случилось бы на Земле. Но все-таки наступила: несмотря на то, что структура клеточной стенки бактерии изменилась, вирус на это ответил собственными мутациями — как раз в том самом белке, который отвечает за прикрепление.

Через 23 дня на МКС пробирки вернулись домой. Ученые исследовали ДНК вируса, выделили мутации, благодаря которым вирусы лучше всего выживали и размножались в невесомости. 13 лучших космических модификаций были объединены — получились новые штаммы вируса, с 5—6 мутациями в каждой.

Затем «вирусного Чужого» натравили на земные супербактерии — на штаммы E.Coli, которые инфицируют мочевыводящие пути и не поддаются дикому типу вируса. «Чужой» с ними справился и нашел все уязвимости в бактериальной обороне.

Вопрос теперь в том, не может ли космическая вирусная селекция случайно породить что-либо смертоносное для человека. Ведь, как оказалось, МКС служит отличным инкубатором для отработки мутаций.

Марс — один из главных «спонсоров» ледниковых периодов на Земле?

Ледниковый период — состояние земного климата, в котором живем и мы с вами. Он длится 2,58 миллиона лет, характеризуется сменой нашествия ледников и их таяния, а еще — полярными ледяными шапками. Таких периодов за всю историю Земли было несколько, мы сейчас переживаем пятый. Почему это происходит? Известно, что многое в климате Земли зависит от того, как меняется орбита и наклон оси планеты под влиянием астрономических факторов. Такие изменения называются циклами Миланковича.

Астрономы из Университета Калифорнии в Риверсайде опубликовали статью, в которой описывают, какую большую роль играет во всем этом наш сосед — Марс. Несмотря на то, что он находится очень далеко, вдвое меньше Земли по размерам и в 10 раз легче ее, оказалось, что его гравитация существенно повлияла на наш климат.

Глава научной группы Стивен Кейн смоделировал циклы Миланковича по известным параметрам и посмотрел, что будет, если из уравнения вывести Марс. Получилось, что отсутствие Красной планеты полностью «отменяет» два цикла Миланковича, один из которых длится 100 тысяч лет, а второй — целых 2,3 миллиона лет. Между тем эти циклы сильно влияют на наклон земной оси и на конфигурацию орбиты Земли. Это отражается и на ледниковых периодах, и на долгосрочных климатических последствиях.

Стивен Кейн размышляет дальше: поскольку ледниковые периоды влияют на земную растительность, на правила смены тайги на саванны — значит, скорее всего, и эволюция человека определенным образом была обусловлена наличием нашего «красного соседа».

Внутри живых клеток напечатали 3D-фигурки

Биоинженеры из Института Йожефа Стефана (Словения) ухитрились напечатать трехмерные фигурки внутри живых клеток. У них получились довольно реалистичный слоник и что-то напоминающее штрих-код. До сих пор считалось, что для подобных упражнений нужно будет изменить ДНК.

Действовали так: в клетку вводили каплю жидкого полимерного материала, который твердеет под лазерным лучом. Такие материалы называются фоторезисты. Выбрали наименее токсичный из фоторезистов, чтобы не отравить клетку.

Но было и второе требование: поскольку материал твердеет везде, где встречается с лазерным лучом, ученым нужно было придумать что-то, чтобы не порвать клеточную мембрану после инъекции. И они придумали: использовали метод двухфотонной полимеризации. То есть заставили фоторезист затвердеть, только если на него одновременно светят два лазерных луча (чтобы предотвратить случайное затвердевание «в неположенном месте» — например, в структурах клеточной мембраны). И потом внутри клетки доводили каплю до ума: слой за слоем с помощью лазера «лепили» фигурку, не нанося никаких увечий окружающим структурам.

Остатки фоторезиста после окончания эксперимента растворились сами собой, а в клетках появлялись напечатанные объекты — в частности, фигурка слона размером в 10 мкм. Половина клеток, задействованных в эксперименте, выжили после него. Некоторые из них даже делиться продолжали — напечатанный слоник оставался в одной из дочерних клеток.

Зачем это надо? Вряд ли словенские ученые собираются проводить выставку самых маленьких арт-объектов в мире. Но внутриклеточная 3D-печать позволит развивать методы клеточной терапии, доставлять препараты через клеточную стенку и решать ряд других передовых биомедицинских задач. Технологию будут улучшать — как минимум надо повысить выживаемость клеток, для чего необходимо подобрать более подходящий фоторезист.