Источник изображения: Гетти
Тяжелое положение астронавтов НАСА Суниты Уильямс и Барри Уилмора, оказавшихся на Международной космической станции (МКС), и опасения по поводу их здоровья привлекли всеобщее внимание к космическим путешествиям. Астронавты планировали всего лишь восьмидневный полет на МКС, но провели на станции пять месяцев из-за неисправности их Boeing Starliner. Ожидается, что они вернутся домой на борту капсулы SpaceX в феврале следующего года. Поскольку к 2035 году Индия планирует создать собственную космическую станцию, меры по укреплению ее космической программы являются острой необходимостью. Непредвиденные задержки в возвращении и долгосрочных миссиях вызывают обеспокоенностьс над здоровьем и благополучием космонавтов. Это открывает путь для исследований и разработки технологий, которые могут помочь исследователям космоса во время их пребывания. Недавно подписанное соглашение между Индийской организацией космических исследований (ISRO) и Департаментом биотехнологии (DBT) представляет собой идеальную возможность для инновационного коммерческого развития в секторе наук о жизни.
Зачем нужны инновационные исследования?
Путешествие человека в космос находится в разгаре революции. Национальные космические агентства и коммерческие космические компании, включая SpaceX и Blue Origin, быстро продвигаются в этой области. Большая часть освоения космоса представляла собой либо миссии на короткие расстояния, либо краткосрочные миссии, но в ближайшем будущем, вероятно, будут предприняты попытки долгосрочного и дальнего освоения космоса. Одновременно с этим МКС, совместно эксплуатируемая Соединенными Штатами (США), Канадой, Россией и Японией, вероятно, будет выведена из эксплуатации к началу 2030-х годов. У Китая уже есть собственная космическая станция (космическая станция Тяньгун), а другие страны, включая Индию, находятся на пути к вводу в эксплуатацию своих собственных станций. Соответственно, ISRO планирует расширить свои программы освоения космоса и намерен включить в них длительное пребывание людей в космосе.
Большая часть освоения космоса представляла собой либо миссии на короткие расстояния, либо краткосрочные миссии, но в ближайшем будущем, вероятно, будут предприняты попытки долгосрочного и дальнего освоения космоса.
Последние отчеты астронавтов НАСА Суниты Уильямс и Барри Уилмора, страдающих от потери веса и мышечной массы, привлекли внимание к серьезным проблемам со здоровьем, которые представляют собой полеты человека в космос, и к необходимости уникальных решений для управления здоровьем в космосе. Потеря массы тела, снижение мышечной массы, снижение плотности костей, радиационное воздействие, уязвимость к инфекциям, камни в почках, нарушение остроты зрения и стресс, сопровождаемый незапланированным длительным пребыванием, являются одними из основных препятствий, с которыми сталкиваются исследователи космоса. Другие проблемы включают реакцию организма на новую гравитацию на космическом корабле и космической станции, ограниченный доступ к специализированным медицинским материалам и уходу, а также поведенческие изменения в ответ на изоляцию и заключение. Эти физиологические изменения были описаны экспертами в области здравоохранения из Института Луны и Планет США как «естественный стресс» в ходе исследования МКС. Однако существует пробел в знаниях в понимании долгосрочного воздействия космоса на здоровье человека. Существует также необходимость разработки инновационных методов улучшения общего состояния здоровья исследователей космоса и, в свою очередь, обеспечения продуктивности космических миссий. Это представляет собой стимул для улучшения нашего понимания влияния космоса на здоровье человека и разработки технологий, которые могут смягчить проблемы, связанные с космическими путешествиями.
Что может биотехнология?
В свете программ космического расширения Индии, включая будущую индийскую космическую станцию — станцию Бхаратия Антарикша (BAS), строительство которой запланировано на 2028-2035 годы, междисциплинарный подход к решению препятствий, с которыми сталкиваются астронавты, имеет важное значение. Индийская организация космических исследований (ISRO) и Департамент биотехнологии (DBT) недавно подписали меморандум о взаимопонимании (MoU), знаменующий официальную интеграцию космической науки с биотехнологией, открывая новую эру преобразующих исследований. Недавно заключенное соглашение между ISRO и DBT предполагает разработку и проведение экспериментов, которые будут изучать динамику невесомости на мышечную атрофию и здоровье сердечно-сосудистой системы, влияние радиации на здоровье в долгосрочной перспективе, влияние измененной микробиоты на иммунитет кишечника и эффективность и стабильность лекарственных средств, используемых в космосе. Кроме того, биологические эксперименты нравиться Также в стадии разработки находятся определение природы водорослей, которые можно использовать в качестве пищевых добавок при космических полетах, разработка инновационных методов консервирования продуктов питания, использование водорослей для производства реактивного топлива и разработка методов улучшения переработки отходов. Эксперименты по этим вопросам, вероятно, будут проводиться в рамках трех беспилотных испытательных миссий, которые планируется провести перед индийской миссией Гаганьян.
Недавно заключенное соглашение между ISRO и DBT предполагает разработку и проведение экспериментов, которые будут изучать динамику невесомости на мышечную атрофию и здоровье сердечно-сосудистой системы, влияние радиации на здоровье в долгосрочной перспективе, влияние измененной микробиоты на иммунитет кишечника и эффективность и стабильность лекарственных средств, используемых в космосе.
Помимо улучшения благополучия космических путешественников, исследования в области космической биотехнологии исторически использовались для понимания патофизиологии болезненных состояний и помогали в разработке методов лечения. Совместные исследования Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) и Итальянского космического агентства (ASI) были использованы для изучения прогрессирования болезни Альцгеймера (БА) после того, как исследования показали, что образование амилоидных фибрилл — структур, которые способствуют возникновению БА — могут быть эффективно изучены в условиях микрогравитации или невесомости. Аналогичным образом, эксперименты Европейского космического агентства (ЕКА) по мониторингу дыхательных путей помогли в мониторинге и диагностике респираторных заболеваний, таких как астма и воспаление легких. Между тем, исследования стволовых клеток в космосе полезны в регенеративной медицине и развитии персонализированной медицины для лечения нейродегенеративных состояний, таких как инсульт, деменция и рак.
Кроме того, космическая биотехнология способствует биопроизводству коммерчески важных продуктов, в частности, средств противодействия проблемам здравоохранения. Примечательно, что в исследованиях по разработке лекарств использовались уникальные условия микрогравитации, которые обеспечивают стабильность белковых структур. Белки обычно используются либо в качестве лекарственной терапии, либо в качестве мишени для лекарств, и их эффективно анализируют в кристаллической форме. Соответственно, исследования роста кристаллов белка (PCG) привели к разработке лекарств, нацеленных на туберкулез, болезнь Альцгеймера, рак и мышечную дистрофию. Кроме того, микрогравитация вызывает физиологические изменения, включая сосудистые изменения и иммунную дисфункцию, которые напоминают старение и хронические заболевания. Эти условия указывают на необходимость решения проблемы здоровья в космосе, но они также представляют собой уникальные экспериментальные условия, которые имитируют естественные биологические состояния, которые можно воспроизвести, предоставляя возможности для изучения прогрессирования заболеваний и разработки методов лечения для их решения. Например, технологии биофабрикации, включая 3D-биопечать тканей и органоидов (in vitro Модели человеческих органов) способствовали расширению знаний о развитии и регенерации тканей, особенно костей, хрящей, печени и сердца. Это также имеет потенциал для воплощения исследовательской работы в биомедицинских устройствах с использованием тканевой инженерии.
Микрогравитация вызывает физиологические изменения, включая сосудистые изменения и иммунную дисфункцию, которые напоминают старение и хронические заболевания.
Другие коммерческие предприятия включают разработку систем очистки воды, возглавляемую альянсом Датской аэрокосмической компании (DAC) и Aquaporin Space Alliance ApS (ASA). Наконец, космическая биотехнология и сельское хозяйство внесли свой вклад в развитие климатически устойчивых сельскохозяйственных культур и космического земледелия, главным образом в рамках стратегии «Съедобные и элитные растения для всего тела» (WBEEP), целью которой является производство богатых питательными веществами и высокопродуктивных съедобных частей.
Путь вперед
Космические путешествия национальных космических агентств и недавнее появление космического туризма открыли несколько новых направлений для науки, технологий и медицины. Новое сотрудничество между DBT и ISRO — это захватывающее начинание, в котором возможности биотехнологии могут быть использованы для улучшения национальной программы пилотируемого космоса, открывая Индию «вторую космическую эпоху». Это также служит для Индии средством улучшения своей биоэкономики. Сотрудничество между исследователями в области космических технологий, биотехнологий и смежных секторов, таких как искусственный интеллект (ИИ) и робототехника, может сформулировать структуру управления разработкой биомедицинских продуктов. Участие многих заинтересованных сторон может помочь в определении приоритетов и разработке коммерчески значимых продуктов, в первую очередь с акцентом на здравоохранение, питание и переработку воды. Государственно-частное партнерство (ГЧП) способствовало расширению космического сектора Индии. Количество стартапов, ориентированных на космос, значительно увеличилось: более 300 вносят свой вклад в инновации. Совсем недавно биотехнология приобрела известность в свете COVID-19 и недавнего обнародования политик BioE3 (Биотехнология для экономики, окружающей среды и занятости) и Bio-RIDE (Биотехнологические исследования, инновации и развитие предпринимательства), которые направлены на продвижение биопроизводства в Индия. Целью является достижение к 2030 году биоэкономики стоимостью 300 миллиардов долларов США. Кроме того, как ранее упоминали исследователи ORF, Индия может участвовать в космической дипломатии с другими странами посредством Инициативы по критическим и новым технологиям (iCET) и Четырехстороннего диалога по безопасности (QUAD). — группа Австралии, Индии, Японии и США) для развития устойчивых инноваций, которые включают биотехнологию в повестку дня. Спросом пользуются новинки, связанные со здоровьем человека, фармацевтикой, регенеративной медициной, утилизацией и переработкой отходов. Это демонстрирует прекрасную возможность для индийских исследователей расширить научный потенциал страны и увеличить ее коммерческое мастерство.
Биотехнология приобрела известность в свете COVID-19 и недавнего обнародования политик BioE3 (Биотехнология для экономики, окружающей среды и занятости) и Bio-RIDE (Биотехнологические исследования, инновации и развитие предпринимательства), направленных на продвижение биопроизводства в Индии.
Будущая индийская космическая станция и расширяющаяся космическая программа открывают перед страной возможности расширения и расширения своих возможностей. Поскольку Индия вступает во «вторую космическую эпоху» (которая включает в себя более длительные и длительные космические миссии), обеспечение здоровья и благополучия космических путешественников остается важным. Исследования долгосрочного воздействия космоса на здоровье человека и разработка мер по смягчению пагубных последствий для здоровья могут осуществляться посредством сотрудничества с биотехнологиями и смежными секторами. Кроме того, особые условия микрогравитации создают уникальную платформу для исследований в области медико-биологических наук, ведущих к разработке коммерчески жизнеспособных продуктов для здоровья, которые могут быть использованы как исследователями космоса, так и людьми на Земле. Учитывая значительные успехи, достигнутые в области космических путешествий и туризма, Индии необходимо воспользоваться возможностями, предоставляемыми новым соглашением ISRO-DBT, и внести свой вклад в расширение биоэкономики в будущем.
Лакшми Рамакришнан является ассоциированным научным сотрудником Observer Research Foundation.
Мнения, высказанные выше, принадлежат автору(ам). Исследования и анализ ORF теперь доступны в Telegram! Нажмите здесь, чтобы получить доступ к нашему тщательно подобранному контенту — блогам, длинным формам и интервью.
