Исследование: Защита космонавтов от патогенных микроорганизмов

Группа исследователей НАСА

Группа исследователей НАСА

Интересные новости космонавтики и биологии:   Исследование микробиологов при запусках кораблей челноков Анлантис, Индевор и Дискавери позволит защитить их от инфекционных заболеваний в космосе и на земле.

В одном из первых в своем роде эксперименте, уникальные условия космического полета будут использоваться для изучения, как ведут себя клетки человека, будут ли они оставаться здоровыми или поддаваться болезненным изменениям, особенно в условиях стресса или повреждений.

5 апреля группа исследователей из Биологического института ASU, во главе с их руководителем Шерил Никерсон и членами Дженнифер Баррила и Шамима Шаркер будут следить за своим последним экспериментом после выхода на низкую околоземную орбиту на борту челнока Дискавери в составе космической группы STS-131.

Цели исследовательской группы состоит в поиске новых взглядов на процесс инфекционных болезней и понимании других прогрессирующих заболеваний, включая именные нарушения и рак.

Знания, полученные в этой научной работе в конечном итоге поможет в разработке новых методов лечения инфекционных заболеваний, которые по прежнему являются одной из основных причин смертности людей во всем мире.

Результаты этого исследования будут также использоваться с тем, чтобы помочь уменьшить риск инфекционных заболеваний экипажа космического корабля, так как они особенно уязвимы из-за ослабления иммунной   системы в условиях космического полета.

«Ключом в этих исследованиях», — говорит Никерсон, профессор Школы Естественных Наук и научный сотрудник Центра биоинженерии инфекционных заболеваний и вакционологии, «является новый открытый путь в котором клетки приспосабливаются и реагируют на необычные условия микрогравитации в невесомости.

В ответ на условия микрогравитации, клетки проявляют важные биологические характеристики, которые имеют непосредственное отношение к здоровью человека и заболеваниям, включая изменения в иммунной системе, реакциях на стресс и вирусолентности (к потенциальным инфекционным заболеваниям), которые ранее не наблюдались с использованием традиционных экспериментальных условиях».

Это уже третий полет, в котором Никерсон и ее группа ASU в содружестве и при финансировании от НАСА проводят эксперимент на борту космического челнока. Их предыдущие исследования на борту челнока «Атлантис» и «Индевор» были первыми, в которых доказано, что космический полет вызывает значительные изменения в выработке генов вирулентности и пищевой патологии сальмонеллы.

Эти изменения были обусловлены, по крайней мере частично, необычным путем движения внеклеточной жидкости по поверхности клеток — наподобик тому как вода обтекает камень на русле течения. Это физическое возмущение поверхности клеток вызванное внеклеточным движением жидкости приводит в результате  к небольшим поверхностным воздействиям, которые вызывают необычные ответы клеток как для бактерий (например сальмонеллы), так и клеток человека.

Нынешний полет будет первым, когда человеческие клетки будут под воздействием патогенности в условиях космического полета. В частности, на тринадцатый день эксперимента, который называется STL-иммунным, будет определено влияние микрогравитации на кишечные клеточные реакции до и после заражения пищевыми патогенами Salmonella typhimurium.

Результаты этого исследования будут проанализированы совместными  усилиями лаборатории Никерсон и участвующими вместе с ней учеными из космического Центра Джонсона НАСА, Марком Оттом и Сарой Кастро.

Цель этих экспериментов носит двоякий характер, с одной стороны, чтобы лучше понять влияние космического полета на человеческие клетки до и после заражения инвазивными бактериальными инфекциями, имеющее важное значение для обеспечения безопасности астронавтов и, с другой стороны, чтобы разобраться в ответных реакциях человеческого организма на патогенные клетки в обычных условиях на Земле.

Болзнетворные бактерии подобные сальмонеллезу способны остро реагировать на условия окружающей среды с которыми они сталкиваются при заражении человека или животных, регулируюя свою численность в зависимости какие условия им диктуются. Когда они заражают своих хозяев, то они используют их способность уклонения от от попыток их уничтожить.

Предыдущая работа Никерсон показала, что бактерии используют белок HFQ для регулирования своих патогенных реакций на изменения жидкости в клетке. Белок HFQ хорошо сохраняется в бактерии, что означает, что он может сохраняться в широком диапазоне условий и играет важную роль в процессе инфицирования.

Интересно, что клетки человека имеют свои собственные версии бактериального белка HFQ, называемые SM белками, которые участвуют в распознавании и реагировании на стресс, на функции иммунной системы, а также образование опухолей. Группа исследователей надеется, что для определения, если белок SM еще реагирует как ответ-регулятор в условиях космического полета, аналогично белку HFQ у бактерий.

Напряжение Никерсон и ее группы нарастало по мере приближения момента старта. «Чтобы реально взглянуть на  взаимодействие патоген-хозяин в полете», говорит она, » и проверить наши выводы из предыдущих исследований космических полетов и выйти на новый уровень знаний».

Это исследование имеет важные преимущества и прикладное значение для смягчения риска инфекционных заболеваний экипажа в условиях космического полета, а также для разработки новых стратегий по борьбе с болезнями для широких слоев населения на Земле.

Доктор Диана Пирсон, главный микробиолог НАСА отдела жизнеобеспечения, подчеркивает важность основополагающих исследований Никерсон в поведении бактериального взаимодействия хозяин-патоген. «Более ранние исследования доктора Никерсон, являются вехой на открытии повышенной вирулентности бактерий в условиях космического полета. В настоящее время ее изучение может дать возможность открыть новые фундаментальные процессы микробного заражения клеток человека в условиях космоса».

Более глубокое понимание пути заражения микроорганизмами клеток человека и их взаимодействие в невесомости может проложить путь для новых вакцин и методов лечения широкого спектра инфекционных заболеваний и других напастей затрагивающих население. Кроме того, результаты будут использованы для доработки протоколов функционирования космонавтов, гарантирует, что они не станут жертвой микробного заражения.

COMMENTS