Есть веская причина, по которой астронавты обычно не остаются на Международной космической станции (МКС) дольше шести месяцев: невесомость вредит человеческому организму. Среди прочих эффектов она может сплющивать глазные яблоки, вызывать отеки пальцев и лица, а также провоцировать сильнейшие головные боли — кровь, органы и клетки ведут себя не так, как на Земле.

Но по этой же причине космос может стать идеальным местом для изучения рака — и даже его лечения.

В этом году искусственно выращенные в лабораториях опухоли отправятся на МКС в рамках первого исследовательского проекта по тестированию рака с использованием искусственных органов в космосе. Ученые из Университета Уэйк Форест работают над созданием более быстрых и чувствительных методов диагностики. Однако главное значение их эксперимента, возможно, заключается в том, что он станет пробным запуском для множества других биомедицинских проектов, запланированных для условий низкой гравитации, которые ускоряют рост клеток.

«Невесомость — это ускоритель процессов. Любое заболевание, любой фенотип — все, что мы хотим изучить, может проявиться быстрее», — говорит Давиде Маротта, директор программы по биопроизводству в космосе при Национальной лаборатории МКС. «Вместо того чтобы ждать 10 месяцев, можно отправиться в космос и увидеть те же биологические эффекты за 10 дней», — добавляет он.

На Земле гравитация замедляет развитие рака, поскольку клеткам обычно необходимо прикрепляться к поверхности, чтобы функционировать и расти. Но в космосе раковые клетки могут свободно расширяться во всех направлениях, образуя пузырьки, подобно дрожжам или винограду, объясняет Шай Сокер, руководитель научных программ Института регенеративной медицины Уэйк Фореста.

Поскольку в космосе пузырьки растут быстрее и достигают больших размеров, исследователям также проще тестировать вещества, которые прикрепляются к их краям. Ученые из Университета Нотр-Дам используют эту особенность для разработки космического теста на рак, требующего всего одной капли крови. Эта работа основана на серии экспериментов с формированием пузырьков, уже проведенных на МКС.

«Если скрининг рака с использованием нашей технологии пузырьков в космосе станет доступным и недорогим, его смогут проходить гораздо больше людей», — говорит Тенфей Луо, исследователь из Нотр-Дама, разработавший эту технологию. «Возможно, мы сможем включить его в ежегодные медосмотры. Звучит фантастично, но это достижимо».

Здоровье астронавтов: риски и возможности

Защита астронавтов от опасностей космоса — еще один приоритет для биомедицинских исследователей, сотрудничающих с NASA. На МКС и других космических миссиях астронавты сталкиваются не только с физиологическими изменениями из-за невесомости, но и с космической радиацией, способной повреждать ДНК.

Астронавт Фрэнк Рубио установил рекорд NASA, проведя в космосе 371 день подряд, а российский космонавт Валерий Поляков удерживает абсолютный рекорд — 437 дней. Однако общее правило NASA гласит: чем меньше времени в космосе, тем ниже риски для здоровья.

«Астронавты, возвращаясь на Землю, с трудом передвигаются», — говорит Бен Соарес, изучающий космическую медицину в Бостонском университете. «Даже сидение в кресле требует работы мышц. Без нагрузки тело быстро деградирует».

Исследование близнецов-астронавтов Скотта и Марка Келли показало, что Скотт, проведший год в космосе, старел быстрее брата. Невесомость также изменила его генетику, активируя и деактивируя определенные гены.

Риск рака у астронавтов выше не только из-за радиации. Клеточные мембраны поддерживаются микротрубочками, которые сохраняют форму клетки. Но при изменении гравитации (даже на МКС, где она всего на 10% слабее земной) структура клетки тоже меняется.

«Вы можете думать, что астронавты просто парят в невесомости, но их микротрубочки и клеточные мембраны стремительно меняются», — поясняет Соарес. «Ученые все чаще задаются вопросом: происходят ли изменения на генетическом уровне?»

Космическая медицина: будущее лечения

Эти генетические изменения открывают уникальные возможности для исследователей. Например, если ученые смогут определить, какие гены отключаются в невесомости, они смогут искусственно активировать или подавлять их у пациентов с раком на Земле.

Фармацевтические исследования также могут выиграть. В космосе процесс тестирования лекарств, который обычно занимает годы, можно ускорить в разы. По мере снижения стоимости орбитальных экспериментов это может стать ключевым способом быстрой проверки эффективности препаратов.

«У каждого человека разная реакция на одно и то же лекарство», — говорит Маротта. «Но в будущем космические исследования станут дешевле, и это изменит правила игры».

Пациенты, проходящие химиотерапию, тоже могут сэкономить время. На Земле лекарства вводятся медленно, так как плохо растворяются в воде. Но ученые Merck обнаружили, что в космосе их препарат пембролизумаб (Keytruda) можно вводить простой инъекцией — в невесомости молекулы не слипаются.

Пока, однако, этот метод не удается воспроизвести на Земле. То же самое с анализом крови от Нотр-Дама — он работает только в космосе.

Лечение в космосе: фантастика или реальность?

Возникает вопрос: будут ли пациенты someday отправляться в космос для лечения? По словам Сокера, это не так уж нереально, хотя сейчас и слишком дорого. (SpaceX, например, берет с космических туристов $55 млн за несколько дней на орбите.)

Следующим шагом может стать создание орбитальной станции, специализирующейся на лечении рака и других заболеваний. «Мы должны определить, какие пациенты действительно получат пользу от пребывания в космосе», — говорит Сокер. «Если вкладывать миллионы, нужно быть уверенным в результате».

В будущем невесомость может даже ускорять заживление ран после операций. «В условиях высокого давления раны заживают быстрее — это основа гипербарической терапии», — добавляет он.

Но времени на эксперименты остается мало: МКС планируют затопить в 2031 году. «Ее время истекает», — констатирует Сокер.

Сейчас главная задача — получить практические результаты, которые помогут привлечь финансирование для новых космических биомедицинских проектов. Благодаря инициативе Cancer Moonshot правительство США уже увеличило поддержку таких исследований.

Эксперимент Уэйк Фореста, запланированный на весну, предполагает отправку образцов опухолей 20 пациентов на МКС. Один образец останется на Земле, другой отправится в космос — ученые сравнят результаты. Тестирование займет не более недели, чтобы избежать влияния радиации.

Если эксперимент окажется успешным, это может стать шагом к созданию специализированной космической станции для диагностики и лечения рака.

«Можем ли мы построить станцию, посвященную раку и другим болезням?» — спрашивает Сокер и отвечает: «Фармкомпании с большими бюджетами точно поддержат такую программу».

Будущее космической медицины уже не за горами.