Сквозь мутации к звездам

Тело в дело решил определить Роскосмос и заявил о начале работ по перекраиванию организмом космонавтов под нужды межгалактических перелетов. Ничего пилить и пришивать не придется — все будет сделано с помощью генетических манипуляций и клеточных технологий.

О планах по кройке и шитью человеческих тел заявил исполнительный директор компании по перспективным программам и науке Александр Блошенко. «В будущем для полетов в дальний космос нужно будет применять генные и клеточные технологии, медицинское воздействие на отдельные органы, — поделился он. — Роскосмос планирует в 2021 году открыть научно-исследовательские работы, где этот вопрос будет рассмотрен».

Предполагается, что корпорация разработает медпрепараты, которые откроют в будущих космонавтах сверхспособности по преодолению тягот дальних путешествий.

Если речь идет не об очередной прожектерской фантазии в рамках самопиара, а о реальном намерении посадить на медпрепараты галактических пилигримов, заглатывать последним придется как минимум аптечный склад. Ведь даже нынешние орбитальные полеты показывают, что космос для людей — вещь не самая целебная.

Выпадение ногтей, потеря костной массы, усыхание и атрофия мышц, пагубное воздействие радиации и космического излучения, нарушения зрения, изменение поведения и когнитивных функций — вот далеко не полный перечень проблем, настигающих нынешних космонавтов при долгой работе на орбите.

Не полный, потому что одни только опыты с культурами клеток сердца показали, что жизнь в космосе меняет работу нескольких тысяч генов в их ДНК! И это при том, что опыты длились всего шесть недель. Конечно, по возвращении на Землю все постепенно восстановилось, но где гарантия, что срок в 10, 20 или 150 недель не станет точкой генетического невозврата?

Довольно показательный эксперимент провели несколько лет назад и в НАСА, взяв в качестве подопытных астронавтов-близнецов. Один из них, Марк Келли, остался на Земле, а его брат Скотт почти на год отправился на МКС. По его возвращении медики принялись искать отличия, благо что у однояйцевых близнецов и ДНК одинаковая. И оказалось, например, что Скотт за время полета заметно похудел и получил деградацию костной ткани, поменял состав кишечной микрофлоры, приобрел несколько новых мутаций нуклеотидов, утолщение сонной артерии, повышенное количество аквапорина 2 (белка, который формирует поры для транспорта воды через мембраны почечных клеток) и натрия в плазме крови, а также заработал хроническое воспаление.

Проще говоря, по прилете Скотт демонстрировал гораздо более заметные признаки старения, чем его земной брат. Спустя два года 93 процента генов астронавта пришли в норму, но остальные (гены, связанные с адаптацией к гипоксии, синтезом коллагена — белковой основы костной ткани и др.) так и остались «поломанными». И опять-таки возникает вопрос, насколько необратимыми стали бы эти изменения, если бы Скотт провел не 340 дней на орбите, а много лет в межпланетном полете.

Что же из этого следует? Следует модифицировать тела космонавтов под условия космоса, уверены адепты радикальной переделки. Всякую полезно отредактированную флору для будущей галактической экспансии уже вовсю пытаемся выращивать, зверей с микробами модифицируем, а про себя любимых почему-то забыли. В общем, даешь добровольную эволюцию! И желательно для каждой планеты — свою, благо что фантасты уже накидали на эту тему добрую кучу идей. Давит гравитация? Выведем расу квадратных в сечении гномов. Достает оледенение — станем как Деды Морозы. На планете почвы днем с огнем не найти — модифицируемся в людей-амфибий. Ну, и так далее. Генетики, если что, согласны. «»

— Если не рассматривать заявление Роскосмоса эмоционально, окажется, что оно выглядит вполне рационально, — считает Алексей Дейкин, руководитель Центра коллективного пользования Института биологии гена РАН. — Потому что находится в тренде того движения, которое сейчас разворачивается в отношении генетической терапии для человека. В мире существует несколько видов геннотерапевтических препаратов, которые уже зарегистрированы и используются в клинической практике.

Кадр из фильма «Хранители» / 2009

Причем есть как помогающие на всю жизнь, так и имеющие временный эффект, причем эффект этот направлен именно на гены, управляющие жизнью организма. Взять, например, нашу разработку по терапии дистрофии Дюшенна — генетического заболевания, приковывающего человека к инвалидной коляске. Там используется специальный вирус, который не встраивается в геном, а долгое время существует вне клетки. Он содержит ген дистрофин, но не нарушает последовательность собственных генов человека, а реализует свою программу, благодаря чему человек годами не испытывает никаких сложностей, хотя в его собственном геноме сохраняется патологическая мутация. Есть варианты, когда короткие последовательности ДНК тоже доставляются в клетку, не встраиваясь в геном, но при этом меняют реализацию генетической информации.

Хочется вспомнить, например, про первый российский геннотерапевтический препарат неоваскулген. Это плазмиды, которые содержат фактор роста сосудов. Когда у человека развивается ишемия конечностей, сосудистые звездочки образуются, этим неоваскулгеном подкалываются ноги, сосуды начинают расти, и симптомы заболевания снижаются. Весь смысл в том, чтобы этот ген чужеродный подействовал, сосуды выросли, а потом действие прекратилось. Нам же не надо, чтобы они непрерывно росли...

В общем, уверен генетик, нынешняя наука вполне сможет помочь космонавтам — если и не превратиться в антигравитационных гномов, то хотя бы в том, чтобы с комфортом бороздить просторы Вселенной.

— За счет такой временной генной терапии можно заставить работать гены, например, защищающие организм от действия микрогравитации или повышенной радиации. Другое дело, что несколько десятков геннотерапевтических препаратов — это практически все, что смогла на сегодня предложить людям мировая биомедицинская промышленность. При этом генетических заболеваний — тысячи.

То есть мы слишком плохо знаем взаимосвязь генотипа и фенотипа даже в отношении обычных людей — тех миллиардов, которые ходят по земле. Космонавтов за всю историю полетов было чуть больше 500. И на то, как менялись их гены, смотрели дай бог у пятерых из них. Да, мы знаем, что космос драматически влияет на организм, знаем, что почти наверняка есть процессы нормальной адаптации, а есть процессы патологические. И в целом стратегии генной терапии, которые сейчас разрабатываются, позволяют фантазировать про то, чтобы эти эффекты сглаживать.

Но то, что это можно будет сделать сегодня, завтра или, скажем, в 2025 году, я бы не загадывал. Все эти вещи направлены на более далекую перспективу.

О каких же сроках идет речь?

— Думаю, что в течение десяти лет мы выйдем на то, что генная терапия будет доступна в больницах простым людям. Не раньше чем через 15–20 лет можно будет разговаривать про генетические подходы в профилактике. Естественно, все сегодняшние усилия направлены на разработку методик, которые спасали бы жизни. И побочным эффектом от этих разработок станут технологии, которые можно применять для чего-то другого. Например, подход, разработанный для той же дистрофии Дюшенна, уже используют для того, чтобы делать коров, дающих гипоаллергенное молоко. Так что вещи, разрабатываемые для медицины, вполне могут найти применение и в космонавтике.

Но как же все-таки с теми мутантами из фантастики? Насколько глубоко можно вообще внедриться в тело человека? Понаделать сфинксов, летающих людей, дышащих невесомостью, прочих химер…

— На самом деле сделать можно очень многое, — уверен Алексей Дейкин. — С точки зрения теории эволюции вся жизнь на Земле произошла фактически от одного первопредка. Поэтому, по большому счету, генами регулируется весь диапазон физической жизни — от березы до человека. И это все одни и те же нуклеотиды. Поэтому можно нафантазировать очень многое, другое дело, что пока еще до реализации фантастических рассказов, в которых генные инженеры делали каких-нибудь летающих лошадей или людей со сверхспособностями, далеко. Думаю, что реально в следующие десятилетия будут активно развиваться два подхода. Первый — это репродуктивная медицина.

Мы уже сейчас можем будущим родителям сказать: «Вы знаете, у вас обоих есть патологическая мутация, а значит, высок риск, что ваш ребенок будет иметь тяжелое заболевание». И дальше они прибегают к вспомогательным репродуктивным технологиям, когда на уровне просто одной яйцеклетки смотрят, есть там эта мутация или нет. И если нет, яйцеклетка пересаживается, и рождается здоровый ребенок. Второй подход — это борьба с самими мутациями. Для человека он пока запрещен, но на животных активно применяется. Когда на уровне не эмбриона даже, а одной клетки вносятся изменения, убирается нежелательная мутация, и дальше из этой клетки вырастает здоровый, не несущий патологий эмбрион. Можно менять генетическую программу и у взрослого человека, но не во всем организме, а в нескольких клетках.

Скажем, в случае ферментативной недостаточности совсем не обязательно генетически модифицировать всю печень. Достаточно сделать это с каким-то процентом клеток — они начнут вырабатывать ферменты, и функция будет компенсирована. Так что пока еще технологии направлены на лечение, но со временем, уверен, дойдет дело и до совсем уж фантастических вещей.

Фото: pixabay.com

Впрочем, есть у генетической модификации космонавтов и ярые противники.

— По сути, самая большая опасность космоса — это радиация. От нее пока известно только два способа защиты — либо толстые стены, а это дополнительный вес, либо специальным образом закрученные электромагнитные поля, но они защищают далеко не от всех частиц, — объясняет историк науки Сергей Александров. — А вот тараканам, например, на радиацию плевать. Казалось бы, чего проще — берем ген таракана, внедряем в геном космонавта, и он эту радиацию может хоть ложкой есть. Но проблема в том, что мы еще крайне мало знаем о том, как и на что влияют в организме разные генетические связи. И вполне возможно, радиационно устойчивые люди будут, например, иметь синий цвет кожи, или у них будут как-то по другому работать (или не работать) какие-то органы, или они приобретут другие, более крутые отклонения.

Но даже если такая переделка пройдет удачно, и мы получим новый вид человека, способного жить в космосе, каковы будут его взаимоотношения с нами как с видом? Не породит ли это новую касту людей, по отношению к которой мы станем людьми второго сорта? А это реальная опасность, которая теми же фантастами обсуждается уже лет 70.

У Джеймса Блиша, например, есть целая серия книг, где как раз для освоения других планет создавали генетически измененных людей. Много там всего интересного было, но в результате для обычных землян все закончилось грустно, мутанты перестали их считать за людей. Поэтому я безоговорочно против этой идеи.

Человек стал человеком потому, что не менял себя под среду, а изменял среду под себя. Мы вполне в состоянии создать для себя в космосе искусственную среду. И это — самый человеческий и человечный путь.

ИСТОКИ

О пагубном влиянии невесомости на человека догадывались еще в XIXвеке. В 1895 году Циолковский в книге «Грезы о Земле и небе» предложил идею создания в космосе искусственной силы тяжести центробежной силой, сообщая объекту вращательное движение, а затем подробно описал ее в 1920 году в повести «Вне Земли». Интересно, что действие книги происходит в 2017 году. Пора бы уж и воплотить.

Читайте также: Эксперт объяснил, почему не все члены экипажа могут долететь живыми до Марса