Естественная защита тихоходок от радиации не подошла космонавтам
Как защитить космических путешественников от галактического излучения, не обшивая корабли многотонными свинцовыми пластинами? Одна из идей — снабдить их естественной защитой тихоходок. Однако, как выяснилось, это не так просто.
Тихоходки — крошечные животные, знаменитые своей способностью выживать в экстремальных условиях: при огромных перепадах температур, в состоянии полного обезвоживания, под смертельными дозами радиации и даже в вакууме космоса. В 2016 году было показано, что один из ключей к их выносливости — белок Dsup (damage suppressor — подавитель повреждений). Когда человеческие клетки модифицировали для производства Dsup, они стали более устойчивыми к радиации без видимых негативных последствий.
Возникла логичная идея защищать людей от радиации и мутагенов с помощью Dsup. Один из способов — введение кодирующей Dsup мРНК в липидных наночастицах, по аналогии с технологией мРНК-вакцин против COVID-19.
«Лет двадцать-тридцать назад я бы целиком поддержал идею: давайте доставим мРНК Dsup в липидных наночастицах членам космических экипажей. Мы не будем редактировать их геномы, но обеспечим им мощную защиту от повреждений ДНК», — говорит профессор Кори Ниcлоу из Университета Британской Колумбии.
За все приходится платить
Возглавляемая им лаборатория провела масштабные исследования дрожжевых клеток, модифицированных для производства Dsup, результаты чего выложены препринтом на bioRxiv. Оказалось, что очень высокий уровень белка смертелен, и даже умеренный — замедляет рост клеток.
Биолог объясняет, что Dsup, по-видимому, защищает ДНК, физически обволакивая ее. Но из-за этого другим белкам становится труднее получить доступ к ДНК — например, для синтеза РНК или репликации перед делением клетки. Также осложняется работа белков репарации ДНК. Как следствие, в клетках с низким уровнем таких белков Dsup может оказаться летальным — вероятно, потому, что критически важный ремонт не происходит.
«У каждого преимущества, которое мы наблюдаем, есть своя цена», — резюмирует Ниcлоу.
По его мнению, использование Dsup для защиты людей, животных и растений в космосе все же возможно — но для этого нужно добиться, чтобы белок вырабатывался только в тех клетках, где это необходимо, и в нужных количествах.
«Совершенно согласен», — говорит Джеймс Бёрн из Университета Айовы, чья команда изучает, может ли Dsup помочь защитить здоровые клетки во время лучевой терапии рака.
Если бы Dsup непрерывно вырабатывался во всех клетках человеческого тела, это, скорее всего, серьезно сказалось бы на здоровье, предполагает онколог-радиолог. Но если его производство включать лишь временно, когда это необходимо, эффект может быть положительным.
«Безусловно верно, что выше определенной концентрации Dsup может оказывать токсическое действие», — подтверждает профессор Симон Гала из Университета Монпелье. Однако его команда показала, что низкие уровни этого белка могут продлевать жизнь нематодам, защищая их от окислительного стресса. О том, как именно работает Dsup, еще многое предстоит выяснить, добавляет он.
Тупик?
Джессика Тайлер из Weill Cornell Medicine также модифицировала дрожжи для производства Dsup. По ее словам, при более низких концентрациях, чем те, что изучала группа Ниcлоу, белок, судя по всему, оказывает благотворное действие, не влияя на рост клеток.
«Поэтому я не согласна с тем, что защита, которую дает Dsup, требует значительных затрат», — подчеркивает исследовательница.
Вместе с тем она согласна, что контроль уровня выработки защитного белка действительно крайне важен.
Научить нужные клетки организма вырабатывать Dsup в оптимальном количестве с помощью существующих технологий нельзя, однако Ниcлоу уверен, что это станет возможным. «Столько денег и внимания сейчас уделяется системам доставки. Эту проблему мотивированы решать очень многие специалисты в фарминдустрии», — заключил он.
