Завлаборатории ИМБП РАН: мыши-космонавты проложат путь к новым свершениям

О целях и особенностях миссии в интервью ТАСС рассказал заведующий лабораторией фенотипирования животных Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН Александр Андреев-Андриевский.

— Александр Александрович, расскажите, пожалуйста, какой итоговый состав "экипажа" биоспутника? Сколько и каких животных планируется на высокоширотную орбиту запустить?

— Разнообразие не самоцель. Будут запущены 75 мышей, не поддающееся подсчетам число мух дрозофил и различных микроорганизмов. Также полетят семена растений, но это скорее научно-популяризаторская сторона вопроса.

— В декабре директор ИМБП Олег Орлов сообщал, что на орбиту отправятся в том числе мыши, более уязвимые к неблагоприятным факторам космического полета. Можете про них рассказать?

— Как у коров есть разные породы — одни молоконосные, другие — мясные, — так же есть много разных линий мышей, которые нужны для решения разных исследовательских задач. Основная поставленная нам задача — это оценка безопасности высокоширотной орбиты

На новой орбите ожидаемый риск — космическая радиация, отличная от той орбиты, где летает МКС. Нам нужно шире охарактеризовать новую орбиту с точки зрения радиации, поэтому мы используем дополнительные группы мышей — в частности, генетически модифицированных животных с ослабленными защитными системами организма. Конкретно речь идет о защите от активных форм кислорода, от окислительного стресса — а это один из основных механизмов повреждающего действия радиации.

Раньше в шахты брали с собой канареек, которые более чувствительны к угарному газу, и таким образом шахтеры узнавали, что шахта загазовалась и пора уходить. Так и наши мыши более чувствительны к радиации, и если что-то не так, то эти негативные последствия будут наблюдаться более ярко. Это не значит, что они погибнут, но эффект будет ярче, более выраженным.

С другой стороны, чтобы подтвердить, что именно этот механизм задействован, мы также будем использовать мышей, которые благодаря фармакокоррекции более устойчивы к воздействию радиации. Это нам поможет исследовать, что именно происходит с организмом на полярной орбите, продемонстрировать эффективность вещества и, что не менее важно, продемонстрировать ценность мышей для исследований препаратов, которые космонавты будут принимать в межпланетных перелетах.

— Как эти 75 мышей друг от друга отличаются?

— Когда мы запускаем мышей в космос, мы, как правило, кормим их пастообразной пищей, чтобы животные получали и еду, и воду одновременно. В этом полете мы собираемся проверять новую технологию — из 75 мышей 15 будут жить на воде и сухом корме, что позволяет решать научные задачи, связанные с водно-солевым обменом, например. А среди тех 60, что будут на пастообразном корме, 42 мыши будут обычные, 9 будут более чувствительны к радиации, а еще 9 будут с повышенной устойчивостью.

— Расскажите, пожалуйста, про систему кормления животных.

— У нас в стране — это на самом деле повод для гордости — есть технология, которая позволяет целый месяц в автоматическом режиме содержать животных в космосе.

И у нас есть новое оборудование, которое позволяет это делать, — сложный робот, который за ними ухаживает и регистрирует данные во время полета.

Технология содержания на пастообразном корме была основана на простом решении — не делать две системы, из которых одна поит, другая кормит. Это технически проще, выглядит красиво, но отличается от условий, в которых мышей содержат на Земле. На Земле они обычно пьют воду и едят сухой корм. Поэтому мы этот более сложный подход организовали на "Бионе" для части мышей.

— Как новая система жизнеобеспечения отличается от той, которая ухаживала за мышами на запущенном 12 лет назад "Бионе-М" №1?

— Идеологически она выросла из той системы, но была полностью перестроена. Она более современная по всем показателям и даже по базовым принципам, заложенным в конструирование. По смыслу это очень близко к тому, что было еще на первом "Бионе-М", но реализация уже на новом, современном уровне.

— Как планируется отслеживать состояние животных? Планируется ли это делать в режиме реального времени?

— Исходно все космические эксперименты сводились к тому, что животных экспонировали на орбите, возвращали и основной пул информации получали после возвращения животных. Это неизбежно, потому что с очевидностью многие задачи невозможно решить без людей.

Сейчас у нас расширяется возможность следить за состоянием животных во время полета. Это очень важно, поскольку приучает нас к формату работы при межпланетных полетах — эти миссии будут автономные, оперативной связи с Землей может не быть.

Один из основных источников информации — это видео. Животные будут постоянно под наблюдением, что даст нам очень большой массив данных. Кроме того, у животных вживлены датчики, которые будут у одних животных измерять температуру, у других — частоту сердечных сокращений (ЧСС). Это очень важные функции, которые позволяют много сказать, что происходит с животным в полете.

— Получается, у разных мышей будут разные показатели считываться?

— Да, у разных мышей будут разные датчики. В основном это температура — казалось бы, ничего такого, но на самом деле довольно информативная вещь, потому что мы отслеживаем ее непрерывно. Мы видим суточные колебания, колебания по активности, по разным формам поведения. Это совершенно другой уровень информативности. У другой подгруппы будет замеряться температура и ЧСС.

— Методы фармакокоррекции, которые протестируют на части мышей, потом будут принимать люди в дальних космических полетах?

— Они и уже что-то принимают, и обязательно будут принимать, ведь длительный перелет — это серьезный риск, в том числе с точки зрения радиационной нагрузки. Сейчас один из основных аспектов медико-биологического обеспечения космического полета — это система, условно говоря, лечебной физкультуры, профилактики негативного воздействия, основанной на физических упражнениях.

На низкой околоземной орбите основное воздействие — это именно невесомость, поэтому там эти методы никуда не уйдут — их хватает, чтобы люди безопасно летали по полгода, году — рекорд до сих пор у Валерия Полякова, который 437 суток на орбите провел. А если речь пойдет про длинные перелеты, то там возникают дополнительные факторы — в первую очередь радиация, но не только. Нужны будут дополнительные меры, одной физкультуры не хватит.

— Ожидается, что аппарат проведет на орбите 30 суток. Расскажите, как и где его планируется встречать на Земле? Погода в сентябре может быть уже достаточно прохладной — какие меры предосторожности планируется принять?

— Мыши улетят с Байконура 20 числа и приземлятся через месяц — 19 сентября — на полигоне где-то в степях Оренбуржья. Этот год у нас жаркий, так что и сентябрь может быть жаркий, а может быть и холодный. Но мы надеемся, что будет просто тепло, поскольку это упрощает работу.

Мышей встречают примерно как космонавтов — буквально те же самые люди. Все как в экшен-фильмах — поисковая операция, вертолеты, вездеходы. Дальше спутник специалисты открывают и достают животных. Ряд работ начинается уже прямо на месте посадки, в полевой лаборатории.

— "Ряд работ" — вы имеете в виду диссекцию?

— Тут чувствительный момент, ведь животные, которых мы используем в быту или в научных целях, рано или поздно умирают. Это не любимцы, которых мы держим и заботимся, пока они не умрут от старости, — тут животных действительно подвергают некропсии.

Уже на месте посадки будут проведены простейшие тесты — пересчитаем, сколько мышей вернулось живыми, у части из них будут тут же собраны образцы тканей, ведь после космического полета организм очень быстро начинает восстанавливаться, а нам нужно получить "фотоснимок" того, что с ним происходило в полете.

Остальные мыши возвращаются в Москву, где у них целый набор "развлечений" — мы сажаем их в сложную установку, которая позволяет регистрировать множество параметров 24 на 7 с очень высоким разрешением по времени. Будем мониторировать их восстановление после полета.

Сможем при помощи разных тестов судить о тех или иных процессах, а также будем периодически проводить диссекцию животных.

— С какой частотой?

— Как я сказал, начиная с момента посадки, затем на первые сутки, на пятые. На первых порах процессы идут быстрее, соответственно, образцы собираем чаще. Дальше 15-е и 30-е сутки. В течение месяца большинство систем уже должны восстановиться, и мы увидим, как быстро это происходит и за счет чего. В дальнейшем сможем создать некий базис для того, чтобы ускорить восстановление, или, наоборот, если происходит что-то плохое, эти процессы затормозить.

Представляете, космонавты прилетают на Марс после длинного полета, и им будет некомфортно, потому что придется "яблони сажать", а не отдыхать в санатории в Кисловодске. Их трудовой энтузиазм нужно как-то обеспечить — на уровне организма это наша задача.

— Вы упомянули, что могут случиться "плохие вещи" — какие? Что может во время миссии пойти не так? Как специалисты к этому подготовились?

— Если бы мы могли сказать заранее, что может пойти не так, мы бы к этому обязательно подготовились, и оно бы пошло так.

В самом плохом случае животные могут погибнуть. Нам их жалко — мы с вами только что говорили про диссекцию, но это не значит, что мы их не любим или хотим, чтобы они погибали в муках. Наоборот — все стараются, чтобы им было комфортно.

Большой труд проделан по линии подготовки животных — они у нас живут коллективами по трое. Их надо с самого детства приучать так жить, потому что мыши в принципе не очень добрые и не очень любят соседей. Особенно особи мужского пола. В нашей космической сфере есть такой несколько шовинистский перекос, летают в основном мужчины. Мы стараемся и женскими особями тоже заниматься, потому что они начинают все чаще и чаще летать, но тем не менее в этом полете у нас все 75 мышей самцы.

Так вот, в сложных условиях космоса важно, чтобы между тремя самцами была устоявшаяся иерархия — это, наверное, самое важное. Ну и на полетный корм их нужно перевести, дать адаптироваться, вживить датчики — это все делается в недели перед полетом.

— По вашим данным, по вашему мнению, по предварительным оценкам, сколько лет уйдет на анализ результатов миссии?

— Мы решаем очень разные по трудоемкости задачи. Основной пул данных мы рассчитываем проанализировать в течение года после возвращения. У нас первые две — четыре недели — горячая стадия, когда данные собираются. И данные это очень разные — у кого-то одна цифра, а у кого-то целый массив. Объем работ в двух словах не опишешь, да и в двадцати двух навряд ли получится.

Особо тяжелая ситуация с видео — у нас 25 камер, каждая из которых снимает целый месяц подряд, должно получиться порядка 12 терабайт записей. И его недостаточно посмотреть один раз — для измерения разных параметров надо много раз пересмотреть. В практическом ключе это выливается в человекогоды работы.

Сейчас мы пытаемся найти способы автоматизации обработки, в том числе с использованием ИИ, который надо будет специально сделать под эту задачу. Пока движемся в эту сторону — если получится, сможем освободить несколько лет жизни для решения новых задач. Сразу после второго "Биона" начнется работа по третьему, где, мы надеемся, работа пойдет быстрее и мы сможем более прицельно оценить орбиту.

— Мой заключительный вопрос — исторический и немного сентиментальный. Дата запуска "Биона-М" №2 почти точно попадает в 65-ю годовщину полета Белки и Стрелки. Многим животным-космонавтам ставят памятники, их считают героями. Эти мыши, мухи, растения летят на орбиту, на которую живых существ никогда не запускали. Считаете ли вы, что они оставят похожее наследие, сделав один из первых шагов в освоении землянами дальнего космоса?

— Я считаю, так и будет. Возможно, их подвиг не так встроится в популярную культуру, потому что у нас любят собак и почему-то не так любят мышей. Но, само собой, эти 75 мышей своими маленькими тельцами проложат нам путь к новым свершениям.