Специалисты Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали простой метод выращивания и многократного получения фармацевтических препаратов из растений в условиях, имитирующих космос, без уничтожения растений и образования больших объемов отходов.
Одна из главных проблем космических путешествий — обеспечение космонавтов безопасными и эффективными лекарствами. Многие препараты деградируют в космосе быстрее, чем на Земле. Даже на Международной космической станции более половины медикаментов теряют свою эффективность в течение трех лет — это значит, что их едва хватит на путешествие к Марсу, в котором только дорога занимает около 200 дней в одну сторону.
«Выращивая растения, вы можете получать сложные терапевтические соединения, используя свет, воду и почву», — объясняет руководитель исследования Николь Штайнмец. Это огромное преимущество перед традиционными фармацевтическими производствами, которые требуют гигантских резервуаров и стерильных условий. К тому же растения уже культивируются в космосе и помогают перерабатывать воздух и воду на космических кораблях.
Авторы работы продемонстрировали свою идею на примере вируса коровьего гороха (CPMV) — экспериментального противоракового препарата, который способен стимулировать иммунную систему атаковать раковые клетки. Для производства CPMV ученые используют растения табака и черноглазого гороха.
Традиционная экстракция лекарственных веществ из растений требует измельчения листьев в блендере. «Получается что-то вроде смузи, и вы можете представить, насколько сложно извлечь продукт из такого смузи, — говорит соавтор исследования Патрик Опденштайнен. — Оборудование, которое мы для этого используем, заполняет всю нашу лабораторию. Все это невозможно разместить на космическом корабле».
Новый метод гораздо проще. Листья погружаются в буферный раствор и помещаются в герметичный сосуд, где создается вакуум. Это заполняет жидкостью апопласт — сеть соединенных пространств внутри листа, куда растения секретируют различные вещества. Затем насыщенные листья помещают в пробирки и мягко центрифугируют, чтобы извлечь жидкость с частицами CPMV. Главное преимущество заключается в том, что листья остаются целыми, и растения можно использовать снова и снова — в ограниченной среде космического корабля, где каждый лист на счету, это очень важно.
Метод протестировали на растениях, выращенных в симулированных космических условиях. Для имитации микрогравитации использовалась машина случайного позиционирования, которая непрерывно вращает растения, эффективно нейтрализуя силу гравитации. Растения также подвергались температурным колебаниям и окислительному стрессу. Интересно, что стрессовые условия даже немного увеличили выход препарата. «Растения становятся более восприимчивы к болезням при стрессе, — объясняет Опденштайнен. — Но поскольку наш продукт получен из растительного вируса, мы можем использовать эту стрессовую реакцию для увеличения выхода готового препарата».
Следующий шаг — испытания в реальных полетах. Ученые планируют детальнее изучить, как космические условия влияют на поглощение воды и питательных веществ растениями, а также протестировать, как старт ракеты сказывается на семенах и генетическом материале, которые используются для выращивания растений. Помимо космоса, эта технология может оказаться полезной и на Земле — для недорогого локального производства лекарств в регионах с ограниченными ресурсами, где классические фармфабрики недоступны.
Ранее ученые придумали, как стирать одежду в космосе без воды.
