09.03.2016/№10

Глиома – группа наиболее часто встречающихся новообразований в мозге. Специалисты хоть и установили причину

ее возникновения – неконтролируемый рост незрелых клеток, но пока еще не нашли универсальное средство лечения. Однако воздействовать на опухолевые клетки можно путем моделирования в наземных условиях эффектов микрогравитации. При этом летать в космос вовсе не обязательно. О невесомости, губительно воздействующей на раковые клетки, рассказала старший научный сотрудник Института физиологии НАН Беларуси Маргарита ДОСИНА.

Опыты в институте проводились под руководством члена-корреспондента Владимира Кульчицкого на культурах опухолевых и неопухолевых клеток.

За выявление физиологических механизмов исследуемых объектов при наземном моделировании эффектов микрогравитации в форматах 2D и 3D М.Досина удостоена стипендии Президента Республики Беларусь талантливым молодым ученым на 2016 год.

«В эксперименте мы взяли две культуры клеток: глиому крысы и здоровые фибробласты человека, полученные из амниона – зародышевых оболочек эмбриона. Затем моделировали эффекты микрогравитации в лаборатории нейрофизиологии, т.к. проводить опыты в условиях космического полета позволить себе могут немногие страны, в их числе и Россия, которая запускает биоспутники «Бион», где содержатся животные, растения и культуры клеток. Все остальные ученые разрабатывают модели, которые были бы экономичны, просты и работали в условиях земного тяготения», – сказала М.Досина. Наблюдения за организмами в космосе – перспективные исследования, т.к. полученные результаты позволяют, с одной стороны, более глубоко понять закономерности структурно-функциональных реакций живых систем, и с другой – вносят определенный вклад в решение практических задач медицинского обеспечения пилотируемых космических полетов. В такой среде реально создавать новые материалы, которые нельзя сделать на Земле из-за действия силы притяжения. Эти материалы могут использоваться для ускорения будущих компьютеров, уменьшения загрязнения окружающей среды, улучшения волоконной оптики и революционных открытий в сфере лечения болезней.

«Исследование природы развития устойчивости клеточных культур и организма в целом при воздействии физических факторов позволяет глубже понять тонкие механизмы приспособления, формирования жизнеспособности, пролиферативной и сигнальной активности, межклеточных взаимодействий. Это приобретает особое значение для изучения эффектов микрогравитации, которые постоянно действуют на клеточные структуры живых организмов и играют критическую роль при оценке последствий феномена невесомости в условиях космического полета. Данное направление интенсивно развивается, ученые создают новые адекватные модели, в особенности, воспроизводимые в наземных условиях. У нас в лаборатории представлено две модели. В одном варианте осуществляли наклон флакона с культурами клеток на фиксированный угол 600 от горизонтальной поверхности. Другая модель, имитирующая микрогравитацию, более сложная – клиностатирование. Клиностат медленно вращает объект с постоянной скоростью (6-20 об/мин) вокруг горизонтальной оси, что создает его дезориентацию в поле земного тяготения», – рассказала ученая. По ее наблюдениям, нормальные и опухолевые клетки реагируют на действие равнодействующей силы по-разному. В таких условиях жизнеспособность последних снижается, т.к. уменьшается их адгезионная способность (прикрепление к поверхности и взаимодействие между собой), активизируются процессы апоптоза и некроза, что не скажешь про здоровые клетки, пролиферативная активность которых увеличилась.

Эксперимент длился 24 часа. Каждый раз результат повторялся. Затем для его подтверждения физиологи испытали клетки карциномы легкого крысы – у них также снижалась жизнеспособность при моделировании эффектов микрогравитации.

Чтобы определить адгезию (прилипание) и развитие клеток в 3D-пространстве после изменения направления действия равнодействующей силы, использовали трехмерные керамические конструкции, изготовленные главным научным сотрудником Института порошковой металлургии НАН Беларуси Л.Цедик. Установлено, что в культуре клеток фибробластов человека при моделировании эффектов микрогравитации способность к формированию популяций клеток в трехмерном пространстве усиливается. В культуре клеток глиомы доминирует эффект сдерживания процессов адгезии и пролиферации.

Полученные данные вносят вклад в понимание механизмов межклеточных коммуникаций в заданных условиях, а также демонстрируют разнонаправленность реакций опухолевых и неопухолевых клеток.

Результаты опубликованы в зарубежных и отечественных научных изданиях, а их практическая значимость подтверждается патентом и актом внедрения. Следующий этап научной работы – помещение животных в подобные условия. Только когда ученые увидят определенные закономерности, можно будет их интерпретировать и для лечения больных людей.

Не менее значим и интересен другой проект, в котором участвует М.Досина, – подбор наиболее подходящих культур для выращивания на космических станциях. Ее работа включена в международную научную программу Status of Zero-Gravity Instrument Project (ZGIP) and Drop Tower Experiment Series (DropTES) Отдела космических исследований ООН. Маргарита Олеговна совместно с аспирантами лаборатории нейрофизиологии (Ж.Гладкова и Д.Токальчик) протестировала три растения, которые в условиях моделирования микрогравитации продемонстрировали хороший рост и развитие. Это горох, рис и кресс-салат. Такие эксперименты весьма актуальны, ведь только недавно впервые на МКС зацвел цветок. М.Досина не сомневается, что подобные опыты открывают новые возможности для решения практических задач космической физиологии и медицины.

Юлия ЕВМЕНЕНКО, «Навука»