Что космические путешествия делают с нашими клетками?

Доцент Кейт Пул и ее команда намерены исследовать, как наши клетки чувствуют изменения силы тяжести, когда мы выходим из атмосферы Земли, благодаря двухлетнему исследовательскому гранту от Управления научных исследований ВВС США.

Космические путешествия могут быть жесткими для нашего тела. Во время и после космических полетов астронавты испытывают проблемы со здоровьем - от потери костной и мышечной массы до ослабления иммунитета и проблем со зрением. В то время как существуют некоторые исследования физиологических эффектов микрогравитации на организм, лежащие в основе клеточных механизмов этих изменений - и как клетки в теле на самом деле ощущают уменьшенные гравитационные силы - остаются неуловимыми.

«Это проект, который мы хотели запустить в течение нескольких лет. Благодаря этому финансированию мы можем начать решать вопрос о том, участвует ли определенный класс белковых сенсоров – называемых механически стробированными каналами - в восприятии изменений гравитации», - говорит профессор Пул, исследователь UNSW Medicine & Health"s Single Molecule Science и School of Medical Sciences.

Этот проект будет опираться на опыт, накопленный ее исследовательской группой в области того, как клетки воспринимают свое физическое окружение и как это влияет на их функцию.

Механически активированные каналы - это класс порообразующих мембранных белков, которые открываются и закрываются под действием физических сил молекулярного масштаба. Открытие каналов позволяет ионам проникать в клетку, чтобы инициировать электрический сигнал. Белки - включая TRPV4, PIEZO, TREK-1 - обнаруживают механические сигналы из окружающей среды и передают этот сигнал, чтобы вызвать изменения в форме и движении клеток, их ассоциации с другими клетками и другие формы поведения.

С помощью этого финансирования исследовательская группа будет изучать, участвуют ли те же самые клеточные поровые каналы, которые воспринимают физические силы - такие как вибрации, прикосновение или растяжение - в обнаружении гравитационного притяжения. Исследователи будут изучать влияние микрогравитации на форму и функцию клеток.

«Мы хотим посмотреть, изменяют ли клетки свою структуру или поведение в ответ на микрогравитацию, и зависят ли эти изменения от механически активированных ионных каналов», - говорит профессор Пул.

Чтобы смоделировать условия микрогравитации, команда будет поддерживать клеточные культуры внутри машины случайного позиционирования, устройства, разработанного и построенного биоинженером доктором Джошуа Чоу. В основе этого проекта лежит сотрудничество с доктором Чоу из Технологического университета Сиднея.

Пул говорит, что важно понять влияние космических путешествий на организм, если мы хотим расширить исследования космоса или начать коммерческие космические полеты.

«Если бы вы подумали о том, чтобы отправить людей на Марс, а затем вернуть их обратно без какого-либо вмешательства, то вполне вероятно, что, когда они вернутся на Землю, у них будут спонтанные переломы костей, потому что путешествие приведет к значительным потерям клеток костей. Структурно кость больше не сможет выдерживать силу земного тяготения», - говорит Пул.

Для того чтобы астронавты могли проводить более длительные периоды времени в космосе, могут существовать возможности для смягчения негативных последствий для здоровья длительного воздействия микрогравитации с помощью терапевтических средств. Для этого нам нужно сначала определить задействованные механизмы.

«В настоящее время мы просто не знаем, какие молекулы в клетке чувствуют эти изменения. Поэтому, если мы хотим попытаться разработать какое-либо средство или лекарство, направленное на молекулы сенсоров, мы должны знать, что это такое».