Генно-модифицированные «могучие» мыши приблизили решение проблемы потери мышечной массы космонавтами в невесомости. Длившийся на протяжении месяца эксперимент на МКС закончился.
Микрогравитация сильно воздействует на нас, жителей земли: тела больше не сопротивляются силам тяжести, мышечная масса и плотность костей исчезают. Даже при ежедневных двухчасовых упражнениях; астронавтам могут потребоваться месяцы, чтобы восстановить плотность мышц после шестимесячного пребывания на Международной космической станции. А для восстановления плотности костей могут потребоваться годы.
Таким образом, влияние микрогравитации на тела астронавтов во время более длительных миссий — скажем, трехлетнего полета к Марсу — становится большой проблемой.
Теперь, похоже, ученые-генетики приблизились к решению этой проблемы. Они создали породу так называемых «могучих мышей», которые провели на борту МКС 33 дня и сохранили значительно большую плотность мышц и костей, чем обычные контрольные немодифицированные мыши.
Обычная мышь (слева) и Mighty Mouse. (Се-Джин Ли, PLOS One, 2007)
«Эти результаты, — написали исследователи в своей статье, — могут быть полезными в борьбе потерей мышц и костей у людей, страдающих мышечной атрофией, а также у космонавтов в космосе, особенно во время длительных миссий».
Целью разработки был белок под названием миостатин, играющий важную роль в регулировании роста мышц. Мутации в гене миостатина могут вызывать гипертрофией мышц, связанной с миостатином, что приводит к мега-мускулатуре: это наблюдалось у некоторых видов крупного рогатого скота.
Чтобы создать своих Mighty Mice, молекулярный генетик Се-Джин Ли из лаборатории Джексона и эндокринолог Эмили Жермен-Ли из Университета Коннектикута выбили ген миостатина. Ранее было обнаружено, что это увеличивает массу и силу скелетных мышц, а также подавляет рост жировой ткани.
Но генетики хотели посмотреть, что случится с этими «могучими мышами» в условиях микрогравитации. Так, в декабре прошлого года на МКС отправили 40 мышей-самок.
Они были разделены на пять групп по восемь мышей в каждой. Три группы не подвергались модификации и служили контролем для эксперимента.
Четвертая группа — мыши дикого типа, которым вводили ACVR2B/Fc, белок, который ингибирует передачу сигналов миостатина и активин, А и, следовательно, может индуцировать рост мышц. Пятая, и последняя группа — это «могучие мыши», созданные с помощью генной инженерии.
Аналогичные группы содержались здесь, на земле, в тех же условиях окружающей среды, что и на космической станции: все было так же, за исключением микрогравитации.
В результате, контрольные не модифицированные мыши в космосе дали ожидаемые результаты — за 33-дневную прогулку они потеряли от 8 до 18 процентов своей мышечной массы и от 8 до 11 процентов минеральной плотности костей.
Напротив, Mighty Mice, у которых начальная мышечная масса была примерно вдвое больше, чем у диких мышей, практически не потеряли мышечную массу.
Более интересные результаты были получены для мышей, которым вводили белок ACVR2B/Fc. За 22 дня на борту МКС мышечная масса этих мышей увеличилась на 27 процентов, а уровень жира в организме снизился. При этом их мышечная масса увеличилась только на 18 процентов.
По возвращении на Землю мыши с введенным белком ACVR2B/Fc выздоравливали быстрее, чем контрольные мыши, которые продолжали терять плотность костной ткани в течение некоторого времени даже после повторного входа в земную гравитацию.
«Следовательно, — писали исследователи, — блокада передачи сигналов миостатина /активина, А путем лечения рецептором ACVR2B / Fc может значительно увеличить костную массу даже в условиях микрогравитации и, кроме того, может защитить от потери костной массы, вызванной микрогравитацией».
Конечно, это не окончательное решение проблемы. И исследователи еще очень далеки от испытаний на людях, поскольку требуется доскональное изучение влияния отключения гена миостатина, которое может иметь вредные последствия.
Но эти «Могучие мыши» показывают нам, что существует потенциальный путь смягчения последствий долгосрочных космических путешествий. И это поможет разработать новые методы лечения таких заболеваний, как остеопороз, деградация костной ткани и мышечная атрофия позвоночника здесь, на Земле.
По материалам исследования, опубликованного в Proceedings of the National Academy of Sciences.