Чем дальше человечество продвигается к длительным космическим экспедициям, тем больше возникает вопросов, которые невозможно решить привычными методами. Один из них связан с медициной. Если экипаж отправится к Марсу, путешествие займёт несколько лет, а пополнить запас лекарств во время полёта будет невозможно. Более того, многие современные препараты постепенно теряют эффективность при длительном хранении, особенно в условиях космической радиации.
Поэтому исследователи всё активнее работают над созданием полностью автономной медицинской системы для будущих космических миссий. Одним из наиболее перспективных направлений считается использование растений в качестве своеобразных «биологических фабрик», способных производить необходимые лекарства непосредственно во время полёта или уже на поверхности других планет.
Почему обычных запасов медикаментов недостаточно
Сегодня космонавты и астронавты берут с собой тщательно рассчитанный набор лекарств.
Однако даже на Международной космической станции медицинские запасы регулярно обновляются благодаря грузовым кораблям.
При полёте к Марсу подобная возможность отсутствует.
Экспедиция может продолжаться два-три года, а в случае строительства постоянной базы сроки станут ещё больше.
За это время часть препаратов может потерять свои свойства.
Исследования показывают, что воздействие космической радиации, повышенный уровень ионизирующего излучения и длительное хранение способны снижать стабильность некоторых лекарственных веществ. Кроме того, невозможно заранее предусмотреть все возможные заболевания или травмы, с которыми столкнётся экипаж.
Именно поэтому необходим более гибкий подход к медицинскому обеспечению.
Почему выбор пал именно на растения
Растения уже давно рассматриваются как важная часть будущих космических поселений.
Они способны обеспечивать экипаж свежей пищей, выделять кислород, очищать воздух и перерабатывать углекислый газ.
Теперь к этим функциям может добавиться ещё одна — производство лекарств.
Современная биотехнология позволяет изменять генетические программы растений таким образом, чтобы они синтезировали определённые белки или другие биологически активные вещества.
Подобные методы уже используются на Земле.
Некоторые медицинские препараты получают именно с помощью растений, выращиваемых в контролируемых условиях.
Поэтому перенос подобных технологий в космос выглядит вполне реалистичным направлением исследований.
Как это может работать
Предлагаемая технология основана на использовании так называемой молекулярной фарминга.
Учёные модифицируют растения таким образом, чтобы после получения определённого сигнала они начинали вырабатывать нужное соединение.
При этом одна и та же культура потенциально может использоваться для получения различных веществ.
Например, после введения специальной генетической инструкции растение начинает синтезировать белки, необходимые для создания конкретного лекарственного препарата.
После завершения процесса активное вещество извлекается и проходит очистку.
Таким образом вместо хранения большого количества готовых медикаментов экипаж сможет иметь универсальную систему для их производства по мере необходимости.
Какие растения подходят лучше всего
Особое внимание исследователи уделяют неприхотливым быстрорастущим видам.
Одним из главных кандидатов считается табак.
Несмотря на репутацию растения, связанного с производством сигарет, именно табак давно используется в биотехнологии благодаря высокой скорости роста, большой биомассе и хорошей изученности его генома.
Кроме него рассматриваются кресс-салат, салат-латук и некоторые другие культуры, которые уже изучаются как возможные источники свежих овощей для космических экспедиций.
Если удастся совместить производство пищи и лекарств в одном комплексе, эффективность будущих баз значительно возрастёт.
Какие лекарства можно получать
Исследователи в первую очередь рассматривают препараты, основанные на белках.
Это могут быть различные ферменты, антитела, противовоспалительные средства, факторы роста тканей и другие сложные молекулы, производство которых традиционными химическими методами затруднено.
Подобные лекарства особенно важны во время длительных миссий.
Они могут понадобиться при лечении инфекций, воспалений, повреждений кожи, ожогов, нарушений иммунной системы и других состояний, которые невозможно полностью исключить даже при самой тщательной подготовке экипажа.
При этом речь не идёт о производстве всех существующих медикаментов. Скорее, создаётся резервная биотехнологическая система, способная обеспечить астронавтов наиболее важными препаратами.
Почему эта идея особенно важна для Марса
Полёт к Марсу занимает несколько месяцев в одну сторону.
После прибытия экипаж не сможет быстро вернуться на Землю в случае серьёзной медицинской проблемы.
Любая база должна обладать максимально высокой автономностью.
То же касается будущих поселений на Луне.
Даже несмотря на сравнительно небольшое расстояние до Земли, доставка грузов всегда будет зависеть от расписания запусков, погодных условий и технической готовности ракет.
Собственное производство лекарств позволит значительно снизить зависимость от регулярного снабжения.
Какие трудности ещё предстоит решить
Несмотря на перспективность технологии, до её практического применения остаётся ещё немало работы.
Необходимо убедиться, что растения способны стабильно производить лекарственные вещества в условиях пониженной гравитации или её отсутствия.
Также предстоит изучить влияние космической радиации на процессы роста растений и синтеза необходимых соединений.
Не менее важной задачей станет создание компактных систем очистки полученных препаратов.
Лекарство должно быть безопасным, обладать точной дозировкой и соответствовать медицинским стандартам.
Поэтому разработка включает не только биологию растений, но и создание миниатюрных лабораторий, способных выполнять весь цикл производства непосредственно в космосе.
Польза не только для космоса
Разрабатываемые технологии могут найти применение и на Земле.
Компактные биологические системы производства лекарств окажутся востребованными в удалённых районах, на полярных станциях, исследовательских судах, в зонах стихийных бедствий и других местах, где доставка медикаментов затруднена.
Кроме того, подобные методы способны сделать производство некоторых дорогостоящих препаратов более доступным и гибким.
Поэтому исследования, ориентированные на космические миссии, одновременно способствуют развитию современной биотехнологии и медицины.
Следующий шаг к полностью автономным экспедициям
Будущие базы на Луне и Марсе должны будут самостоятельно обеспечивать себя не только водой, кислородом и продуктами питания, но и медицинской помощью. Возможность выращивать растения, которые при необходимости смогут стать источником жизненно важных лекарств, делает такие поселения значительно более независимыми от поставок с Земли.
Пока эта технология находится на стадии научных исследований, однако её основы уже существуют. Если разработки будут успешно завершены, в будущем космические оранжереи станут выполнять сразу несколько функций: обеспечивать экипаж свежими продуктами, поддерживать состав атмосферы и одновременно работать как настоящие биологические фармацевтические лаборатории, производящие лекарства непосредственно там, где они необходимы.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
