Как напечатать бифштекс в невесомости

Опыты по применению биотехнологий идут в космическом пространстве — сегодня это чистая наука, а завтра?

Зачем кристаллизовать белки, что такое биопринтинг, как обеспечить логистику доставки биопрепаратов на орбиту и многие другие подобные вопросы обсудили участники круглого стола «Биотехнологии для космоса» на площадке открытых коммуникаций OpenBio-2023, прошедшей при поддержке правительства Новосибирской области.

Пока что в нашем регионе никто подобной тематикой не занимается, а зря. Рано или поздно настанет момент, когда человечеству станет тесно на родной планете и оно начнет осваивать межзвездное пространство. И сразу возникнет множество вопросов: чем будут питаться покорители космоса, как они будут лечиться, защищаться от воздействия среды и так далее.

Накормить мышь, вырастить цветок

К счастью, в последние годы интерес к биотехнологиям для космоса начинает возрождаться: наши космонавты ставят на орбите интереснейшие опыты. И тут, по мнению начальника лаборатории разработки и реализации медико-биологических программ, ведущего инженера Института медико-биологических проблем РАН Юрия Смирнова, прежде чем приступить к экспериментам на орбите, надо на Земле разработать технологии, чтобы эти эксперименты в принципе можно было осуществить. Например, создать специальный питательный гель для лабораторных мышей, которым зверушки могли бы питаться в условиях невесомости. Ведь мышке не объяснишь, что еду нужно аккуратно поглощать через трубочку. Или разработать аналог почвы для растений с возможностью увлажнения, чтобы все не разлеталось по орбитальной станции.

— На Международной космической станции сегодня есть герметичный перчаточный бокс для проведения биотехнологических исследований, безопасный для экипажа, — рассказывает Юрий Смирнов. — Кроме того, там имеются термостаты для культивирования биологических препаратов, их заморозки и хранения и другое оборудование.

По словам Юрия Смирнова, при проведении экспериментов в космосе риски преследуют на каждом этапе. Взять хотя бы доставку препаратов на МКС. Это просто только на первый взгляд. Дело в том, что биопрепараты нужно хранить при определенных условиях. А в самолете при доставке к месту старта пониженное давление, на космодроме зачастую нет необходимого оборудования для хранения. Биопрепараты нужно загрузить в корабль буквально в последний момент перед стартом и сразу после стыковки достать. И таких моментов много.

— Исследователи должны быть обеспечены лаборатория­ми со всем необходимым как на МКС, так и на Земле. Это требуется для того, чтобы при полете в дальний космос у нас уже были технологии воспроизводства на борту продуктов питания и лекарств, — уверен Юрий Смирнов.

На работу — на орбиту

Другой участник круглого стола, директор НПП ООО «БиоТехСервис» Евгений Кузнецов считает, что космос — это индустрия, которая сегодня бурно растет и развивается. По его словам, сейчас идет третий этап освоения космического пространства — оно выступает как структура, обеспечивающая земные индустрии, такие как связь, коммуникации и так далее. Причем в 2022 году наступил переломный момент: размер частных инвестиций сравнялся с бюджетом НАСА. Не за горами следующий этап — колонизация космоса. Причем наиболее перспективными направлениями станут опять-таки связь, лаборатории и производства в космическом пространстве, космический туризм, геоинженерия, добыча ресурсов и ряд других.

Согласно прогнозам, к 2050 году объем космической экономики достигнет ­10–20 триллионов долларов. Люди будут работать в космосе на постоянной основе, а это значит, что их надо будет обес­печивать питанием, поддерживать их здоровье. И тут на помощь придут биотехнологии. По словам Евгения Кузнецова, в 2023 году на орбиту был выведен прототип фармацевтического завода для производства кристаллических белков, которые сегодня используются для создания эффективных лекарств, например против туберкулеза. Также в космос был отправлен принтер для биопечати.

Нарисуем — будем есть

— Наша компания занимается в том числе разработкой технологий жизнеобеспечения для космонавтов. Проблема эта весьма актуальна, так как сегодня 80 процентов грузов, доставляемых на орбиту, — это продукты питания, вода и тому подобное, — рассказал управляющий партнер 3D Bioprinting Solutions Юсеф Хесуани. — Помимо биопечати, в сфере наших интересов изучение воздействия космической радиации на живые объекты, а также разработка роботов, которые занимались бы производством лекарств и необходимых материалов для регенерации органов.

Как рассказал эксперт, биопринтер — это 3D-принтер, который использует в качестве материала для печати живые клетки. Компания занимается этим направлением с 2018 года. Зачем это нужно? Дело в том, что при помощи биопринтера можно создавать материалы и даже отдельные органы для трансплантологии, проводить испытания новых лекарственных препаратов, а также производить продукты питания. Кусок мяса, например, в условиях МКС уже напечатали. А также элемент щитовидной железы мыши и хрящевой ткани человека.

— При этом следует учесть, что отдельные ткани и органы человека очень отличаются друг от друга, а значит, и технологии печати надо тоже использовать разные, — отметил Юсеф Хесуани. — Всего на МКС было проведено более ста экспериментов с очень интересными результатами: например, из керамических гранул удалось получить материал, сходный с костной эмалью человека. Проводились опыты по кристаллизации белков коронавируса. В планах 4D-принтинг, а также печать объектов, которые под воздействием определенных факторов принимали бы заранее заданную форму: скажем, чтобы пластинка из материала, подобного дереву, при определенном воздействии превращалась в трубочку. Эти эксперименты запланированы на МКС на будущий год.