Мишачі ембріони вперше в історії виростили у космосі

У той час, як людство дивиться на дивні кордони за межами Землі, роблячи перші непевні кроки до зірок, починають з’являтися нові питання про наше майбутнє.

Одне з них, яке ще належить випробувати, – це розмноження виду. Чи зможемо ми, сміливо крокуючи, продовжувати розмножуватися, вирощувати нових людей в умовах мікрогравітації та радіації за межами земної атмосфери?

Згідно з новим експериментом, відповідь звучить як “можливо”.

Вперше ембріони ссавців були культивовані і вирощені в космосі, на борту Міжнародної космічної станції, що знаходиться на орбіті Землі на висоті близько 400 кілометрів над поверхнею планети, в умовах мікрогравітації.

Результати експерименту, розробленого і проведеного під керівництвом молекулярного біолога Терухіко Вакаями з Університету Яманаші, показали, що ембріони мишей можуть, принаймні на початковому етапі, вижити в космічному середовищі.

Бластоцисти мишей, які розвивалися в умовах мікрогравітації. (Wakayama et al., iScience, 2023)

“Існує ймовірність вагітності під час майбутньої подорожі на Марс, оскільки подорож туди займе більше шести місяців, – розповів Вакаяма в інтерв’ю New Scientist. “Ми проводимо дослідження, щоб переконатися, що зможемо безпечно мати дітей, якщо цей час настане”.

Насправді, питання про те, чи може плід ссавця розвиватися в умовах мікрогравітації, вчені ставлять вже давно.

У 2009 році команда під керівництвом Вакаями виявила, що змодельована мікрогравітація згубно впливає на розвиток ембріона – яйцеклітина може бути запліднена в умовах мікрогравітації, але імплантація заплідненої яйцеклітини була дещо менш успішною.

Але є багато різних рухомих частин вагітності, і тому останні зусилля команди були зосереджені не на заплідненні або імплантації, а на ранньому розвитку ембріона. Дослідники запліднили мишачі ембріони, розвинули їх до двоклітинної стадії, заморозили і відправили на МКС, щоб астронавти розморозили їх і виростили в спеціальному апараті, розробленому спеціально для цієї мети.

Протягом чотирьох днів астронавти культивували ембріони, зберігаючи їх у параформальдегіді, щоб наприкінці експерименту відправити назад на Землю і проаналізувати командою Вакаями.

Схема, що ілюструє етапи експерименту. (Wakayama et al., iScience, 2023)

Було кілька наборів ембріонів. Одну з них вирощували на Землі в гравітаційному середовищі як контрольну. Другу контрольну групу на МКС вирощували в умовах імітації земної гравітації; і, звичайно ж, була експериментальна група в умовах мікрогравітації.

Рівень виживання обох груп на борту МКС був нижчим, ніж на Землі, але ті ембріони, які вижили, розвивалися нормально, як виявили дослідники.

Отже, хоча рівень виживання в космосі був значно нижчим, той факт, що вони вижили, є обнадійливим знаком. Крім того, існували й інші фактори, окрім гравітації, які могли вплинути на низький рівень виживання в космосі.

“Ембріони, культивовані в умовах мікрогравітації, розвинулися в бластоцисти з нормальною кількістю клітин, внутрішньою клітинною масою, трофектодермою і профілями експресії генів, подібними до тих, що культивувалися в умовах штучної гравітації на Міжнародній космічній станції та наземної гравітації”, – пишуть дослідники, – “що чітко продемонструвало, що гравітація не мала значного впливу на формування бластоцист і початкову диференціацію ембріонів ссавців”.

Попереду ще багато роботи, щоб визначити, чи доцільна вагітність у космосі. Дослідження не враховувало вплив радіації, яка в космосі набагато вища, ніж на Землі.

Розвиток також був зупинений на стадії бластоцисти. Невідомо, чи розвиток в утробі матері призвів би до інших результатів.

Бластоцисти мишей, вирощені на борту Міжнародної космічної станції. (Wakayama et al., iScience, 2023)

Крім того, експерименти за участю вагітних гризунів показують, що перебування в космосі на критичних стадіях вагітності може перешкоджати, наприклад, розвитку вестибулярного апарату. Потомство гризунів, що побували в космосі, також демонструє вищий рівень ускладнень зі здоров’ям. А дослідження 2005 року показало, що гравітаційне навантаження необхідне для нормального розвитку опорно-рухового апарату плода.

Це свідчить про те, що необхідно провести ще багато роботи, щоб дослідити вплив космічних боїв на розвиток плоду ссавців, кажуть дослідники.

“Виходячи з цих звітів і наших результатів, можливо, космічне розмноження ссавців можливе, хоча воно може бути дещо порушене. На жаль, кількість бластоцист, отриманих під час експерименту на МКС, не була великою; і ми не змогли підтвердити вплив на потомство, оскільки ми не отримали потомство від ембріонів, розвинених у космосі”, – пишуть вони.

“Вивчення розмноження ссавців у космосі має важливе значення для початку космічної ери, що робить необхідним вивчення і уточнення впливу космічного середовища до того, як МКС припинить свою роботу”.

Дослідження опубліковане в журналі iScience..