Научно-техническое обоснование



Скачать 205.58 Kb.
Дата14.08.2016
Размер205.58 Kb.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

космического эксперимента

«Культивирование клеток линий различной этиологии и мезенхимальных стволовых клеток (МСК) из костного мозга (КМ) в условиях космического полёта»

Шифр «МСК-2»


1.Сущность исследуемой проблемы. Краткая история и состояние вопроса.

Факторы, присущие космическому полёту (ФКП) (отсутствие гравитации, повышенный, по сравнению с фоном, уровень радиации и электромагнитных излучений, циклическая активность Солнца и др.), оказывают существенное негативное влияние на состояние и свойства стволовых и иммунных клеток, которые в норме определяют восстановительные (регенерационные) возможности организма. До недавнего времени в условиях космического полета исследовалось влияние ФКП на состояние клеток различных популяций иммунной системы (Cogoli 1997, Sonnenfeld et. al. 1992) и стволовых клеток гемопоэтического ряда (Vacek et. al. 1985). Однако, все исследования относились, в основном, к исследованию in situ и было установлено, что функция многих тканей нарушается в условиях длительного космического полета (Berezovskaia et. al. 1998, Guignandon et. al. 1997, 2001, Doty 1992). В отношении же системы in vitro, т.е. культивирование клеток, кроме хондробластоидных клеток, ни каких положительных данных о размножении и функционировании клеток млекопитающих получено не было. Более того, если в наземных условиях были получены положительные результаты, то при проведении такого же эксперимента в условиях полета результаты оказывались близкими к нулю. В своей работе 2003-2004 г мы показали, что используемая аппаратура для культивирования клеток в условиях полета не обеспечивает достаточного массообмена для поддержания жизнеспособности клеток даже перевиваемых раковых линий.

В связи с выше изложенным, целью настоящего исследования является исследование по созданию биореактора (культуральной ячейки), заполненной 3-х мерным матриксом с клетками на носителе и с пред-сформированными капиллярными протоками, по которым должна протекать питательная среда. Данная система должна стать новым типом культивирования клеток млекопитающих с интенсивным массообменном в условиях активного протока питательной среды по капиллярам через 3-х мерный матрикс с клетками, адгезированных в меж-капиллярном объеме. Система с такой 3-х мерной организацией является моделью органной ткани и не зависит от конвекционного перемешивания питательной среды, как это происходит при обычном культивировании в чашках Петри или другой культуральной посуде. Наличие капилляров, расположенных на расстоянии 250-400 мкм друг от друга обеспечивает нормальные обменные диффузные процессы массопереноса, при постоянном протоке питательной среды по капиллярам.

Результаты этих исследований позволят с одной стороны убедиться в работоспособности аппаратуры по поддержанию жизнеспособности клеток млекопитающих в условиях in vitro, а с другой оценить влияние ФКП на способность этих клеток к пролиферации и дифференцированию в различных культуральных средах.


2. Необходимость проведения КЭ в условиях космического полета

КЭ «МСК-2» требуется для проверки правильности выбора технических, технологических и конструкционных решений осуществления культивирования in vitro клеток млекопитающих в условиях микрогравитации.

Как именно изменяется метаболизм клеток млекопитающих в условиях микрогравитации при их культивировании in vitro пока не известно.

В лаборатории на Земле практически невозможно воспроизвести или смоделировать условия, необходимые для получения данных о влиянии факторов космического полета на выживание культур клеток различных линий и МСК из КМ во время космического полета.

Для достижения описанной цели в ходе КЭ предполагается решить следующие задачи:

-оценка работоспособности аппаратуры по поддержанию жизнеспособности клеток млекопитающих в условиях in vitro во время полёта;

-изучение влияния ФКП на выживаемость МСК из КМ крысы и клеток линии HepG2 (гепатомы человека) в условиях меняющейся температурно-временной циклограммы.

-оценка влияния факторов космического полета на способность МСК из КМ пролиферировать.

-оценка влияния факторов космического полета на возможность дифференцироваться в различные другие типы клеток.

-оценить выживаемость МСК и клеток линии HepG2 при ко-культивировании.

КЭ «МСК-2» является российским экспериментом.

Постановщиком КЭ является Отдел биомедицинских исследований Научно-исследовательского института молекулярной медицины входящий в состав ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И. М. Сеченова Минздрава России..

Основанием для проведения КЭ «МСК-2» является «Долгосрочная программа научно-прикладных исследований и экспериментов, планируемых на РС МКС».

3. Описание КЭ

Основной целью эксперимента «МСК-2» является исследование влияния факторов космического полета на выживание культур клеток различных линий и МСК из КМ во время космического полета в условиях in vitro.



3.1.Порядок проведения КЭ

При проведении эксперимента должна использоваться укладка «МСК-2» состоящая из следующих составных частей:

- Культиватор «МСК-2»;

- Укладка «Кабель питания»;

- Укладка «Питательная среда»;

- Укладка «Батарея доставки»;

- Укладка «Устройство зарядки».

В ходе эксперимента член экипажа обеспечивает перенос НА «МСК-2» из ТПК «Союз» или ТГК «Прогресс» в СМ МКС, перенос и размещение укладки «Питательная среда» на хранение в термостате ТБУ-В при температуре


+ 4 ± 2 °С; перенос и подключение культиватора «МСК-2» к бортовой сети РС МКС, визуальный контроль за ходом процесса 1 раз в день в течение периода активной части КЭ (10 -25 дней в зависимости от циклограммы КЭ), замена емкости с питательной средой, если это предусмотрено циклограммой КЭ, подготовка аккумулятора спуска к возвращению на Землю (подзарядка), подготовка культиватора «МСК-2» к возвращению на Землю, перенос и размещение составных частей аппаратуры «МСК-2» в СА для возвращения на Землю.

После проведения каждого сеанса КЭ на Землю возвращается: культиватор «МСК-2»; укладка «Питательная среда» и укладка «Батарея доставки».



З.2.Технические особенности НА

Конструкция аппаратуры «МСК-2» должна предусматривать возможность дезинфекционной обработки всех внешних поверхностей и отвечать требованиям по герметичности.



4. Новизна, оценка качественного уровня по сравнению с аналогичными отечественными и зарубежными исследованиями

Космическая биотехнология открывает возможности для развития нового понимания способа функционирования макромолекул, реакции клеток на окружающую их среду и формирование тканей с помощью тканевой инженерии. Такое понимание может открыть новые стратегические подходы для исследования болезнетворных процессов, развития медицинских контрмер для космических путешествий и расширения нашего знания клеточных процессов (1).

Биотехнологические исследования НАСА позволяют изучать клетки и ткани в среде, которая не может быть полностью дублирована на Земле. Конечная цель НАСА сохранить здоровье астронавтов, обеспечить их безопасность и работоспособность во время и после космического полета. Анализ того, как клетки реагируют на микрогравитацию, означает лучшее понимание основных механизмов их функционирования. Силы, управляющие клеткой и функционированием ткани, обычно скрываются за эффектами гравитации. В свою очередь понимание этих механизмов поможет достичь новых и более эффективных способов лечения для пациентов здесь на Земле. Кроме того, невесомость микрогравитации позволяет исследователям культивировать клетки и манипулировать клеточными структурами, которые были бы раздавлены их собственной массой в земной гравитации (2).

В то время как самые ранние исследователи космической клеточной биологии испытывали недостаток в необходимых инструментальных средствах и возможностях доступных сегодня, они сосредотачивались на изучении роли гравитации в развитии клетки. Эти исследования явились предшественниками для современных экспериментов по культивированию клеток и конструированию тканей Отделения Биологических Систем (ОБС) при Космическом Центре Джонсона при НАСА.

В 1960 г. были осуществлены полеты на спутнике бактерий, растений и клеток животных, но эксперименты ограничивали бедные средства управления.

В 1973-1974 гг. проводились исследования Skylab по изменению формы и метаболизма красных клеток крови человека и получению иммунных клеток in vitro.

В 1974-1995 гг. проводились разнообразные эксперименты с клетками в микрогравитации, которые позволили выработать основанный на полученных данных интегрированный подход.

Предшественники ОБС обеспечили научное сообщество знаниями, аппаратными средствами, базой данных и технологией. Исследования НАСА в клеточной биотехнологии наращивают темпы развития в течение почти 20 лет.

В 1974 г. Группа по космическим биопродуктам рекомендовала культивирование клеток в микрогравитации.

В 1980 г. разрабатывается концепция космического биореактора для работы.

В1988 г. было первое предложение об аппаратных средствах на космической станции для размещения клеточных культур.

В 1991 г. была получена лицензия на биореактор компании Synthecon.

В 1994 г. был первый симпозиум по культуре клеток в космосе (Общество по биологическим исследованиям in vitro).

В1998 г. иcследовательская группа ОБС включает свыше 75 ученых.

В 2001 г. ОБС спонсирует первую совместную встречу исследовательских групп по микрогравитации и наукам о жизни.

В 2002 г. количество ОБС исследователей составляет более 55; сообщество пользователей биореактора превышает 200; более чем 5000 биореакторов доступных по всему миру (2).

Сегодня ОБС осуществляет экспертизу клеточных исследований в большом сообществе космических исследователей. С имеющимися инструментальными средствами для клеток и подходами. ОБС работает тесно с другими отделениями Ведомства НАСА по научным исследованиям в биологии и физике (ВИБФ), с Национальным космическим научно-исследовательским институтом биомедицины, c Научно-исследовательским центром фундаментальной космической биологии Амес и Ведомством научно-исследовательских программ по микрогравитации при Центре космических полетов Маршалла.

Программа НАСА по микрогравитационной биотехнологии фокусируется на 3-х областях:



  • рост кристаллов белка (кристаллография);

  • культура ткани и клеток млекопитающих;

  • фундаментальная биотехнология (3).

Отделение Биологических Систем (ОБС) при Космическом Центре Джонсона специализируясь в областях:

  • создание тканей для исследований;

  • выращивание клеток и тканей для изучения болезней;

  • использование микроорганизмов и композиций клеток для создания новых лекарств и новых методов применения лекарств;

  • изучение того, как гравитация влияет на клеточный рост и экспрессию генов;

  • обеспечение аппаратных средств и расширенных технологий, необходимых для проведения биотехнологических исследований (3).

Основными разделами наземных прикладных программ по биотехнологии являются клеточная биотехнология, макромолекулярная биотехнология и исследования экспериментальной биотехнологии. Программа уже помогла сделать существенные вклады в искусственное выращивание хряща человека, сердечного мускула и почечной ткани. Биотехнологические возможности НАСА использовали для изучения того, как передается ВИЧ, и в настоящее время разрабатываются модели тканей человека, чтобы изучить другие инфекционные болезни. Эти же модели тканей будут использоваться как основа для тестирования лекарств против этих инфекционных болезней (1).

Раздел клеточной биотехнологии использует технологию НАСА для клеточных культур и космические условия микрогравитации, чтобы продвинуть не получившиеся на Земле исследования в биомедицинской науке. В этом разделе особое значение придается исследованиям в областях: 1) тканевой инженерии для исследований, трансплантации и биофармацевтического производства; 2) производство или создание ткани для моделирования болезни типа рака; 3) производство вакцины через размножение микроорганизмов; 4) космическая биология клетки, поскольку это касается перехода земной жизни к условиям с низкой гравитацией и к исследованию космоса. Примеры в этом разделе включают тканевую инженерию и создание биореактора, моделей ткани для исследования болезней человека и изучение изменений в экспрессии гена (1).

Культивирование клеток – метод выращивания клеток вне живого организма. Он помогает постичь суть роста и развития клеток для научных исследований и медицинского применения. Культивирование клеток позволяет исследователям достигать понимания на молекулярном и генетическом уровнях. Преимущество условий микрогравитации лучше всего можно понять наблюдая за различиями между нормальной клеточной средой и средой микрогравитации. В каждой среде живые клетки подвергаются воздействию сложных сил, которые изменяют их развитие и активность на каждом уровне от экспрессии генов до функционирования клеток (4).

Сравнение размножения клеток в условиях нормальной гравитации и микрогравитации показывает существенные различия в агрегации клеток. Клетки, культивируемые в микрогравитации, производят агрегаты, которые более близко походят на нативную ткань. По мере роста и развития клеток они формируют агрегаты, которые в конечном счете созревают в ткань, такую например как сердечная или мускульная ткань. В свою очередь эти ткани формируют органы, которые выполняют определенные функции (4). Когда гравитация меньше, чем на Земле, межмолекулярные и внешние силы переупорядочиваются и условия культивирования, такие как конвекция, массоперенос и граничные условия, изменяются. Измененная гравитация может влиять на: форму клетки; трансдукцию сигналов; разделение клетки; экспрессию генов (возможно вызывается повреждение ДНК); ориентация подклеточных компонентов; программируемая гибель клеток; клеточное движение; синтез и ориентация макромолекул; репарация клеток; синтез и выделение цитокинов; гликозилирование; формирование биопленки (5).

Исследования НАСА в области клеточной биотехнологии на борту Международной Космической Станции направлено на обеспечение управляемого культивирования клеток в здоровые трехмерные ткани, которые сохраняют форму и функцию естественных живых тканей. Изучение нормального роста и репродукции клеточной ткани человека вне живого организма на Земле затруднено, потому что большинство клеток, выращенных вне тела формируют плоские, тонкие культуры, которые ограничивают понимание способа работы клеток вместе. Однако, клетки, выращенные в микрогравитации – в среде с низкой гравитацией внутри космического корабля, находящегося на орбите Земли – гораздо больше похожи на те, которые найдены в телах людей здесь на Земле. Биореактор, в котором выращивают клетки в микрогравитации, позволяет культивировать in vitro тканевые культуры размеров и качества не возможных на Земле. Клетки млекопитающих, культивируемые in vitro в космосе, вырастают в виде трехмерных агрегатов ткани, которые сходны с их натуральными дубликатами по ряду молекулярных, структурных ифункциональных характеристик. Такая способность обеспечивает беспрецедентные возможности для грандиозного исследования в области изучения человеческих болезней, включая различные типы рака и болезни сердца (6).

Много модификаций вращающегося биореактора было разработано НАСА. Биореактор залицензирован корпорацией “Синтекон”. Используемый или на Земле или в космосе, биореактор является инструментом для культивирования клеток и получения тканей. Ключевые выгоды от использования вращающегося биореактора включают: культуральная жидкость вращается вместе с цилиндром; клетки находятся в почти непрерывном взвешенном состоянии; сдвиговая сила жидкости минимальна; суспендирование возможно для блоков ткани до 1 см (4).

Лаборатория инженерии мускульноскелетной ткани при Космическом Центре Джонсона в Хьюстоне (штат Техас) исследует вызванную космическими условиями атрофию мускулов развивая и изучая трехмерные модели мускульной ткани человека и грызунов. Для исследований использовали биореактор НАСА, который моделирует некоторые аспекты условий микрогравитации. Мускульные клетки мыши успешно растут в биореакторе НАСА. Это означает, что большее количество копий тканевых эквивалентов мускула может быть получено. Клетки опухоли мускула человека (рабдомиосаркомы) также выращивали в биореакторе. Эти исследования продвигают вперед понимание атрофии мускула и являются существенным шагом в лечении разнообразных болезней мускулов. Например, ткань мускула человека, потерянная в результате травмы или болезни, не может быть заменена. В Лаборатории инженерии мускульноскелетной ткани развивают методы создания новой заменяющей ткани мускула, полученной из собственных клеток пациента (7).

Исследования в области науки о жизни, поддерживаемые Научной Космической Программой Канадского Космического Агенства, включают изучение влияния микрогравитации на физиологию человека и других живых организмов, а также исследования в области биотехнологии. В ходе космического полета астронавты часто являются предметом экспериментов, чтобы определить как они адаптируются к состоянию невесомости. В то же время они способны проводить эксперименты с клетками, растениями и др. биологическим материалом, чтобы понять основные механизмы, лежащие в основе изменений наблюдаемых в людях. Эти исследования уже имели применение на Земле. Исследования потерь кальция, использования энергии человека и мускульной атрофии в космосе имело влияние на лечение гериатрических и больных церебральным параличом. Исследования, проводимые на маленьких морских существах, полезны для понимания пищевых цепочек наших океанов, в то время как аппаратура разработанная для изучения болей в спине у астронавтов используется, чтобы повысить точность и снизить стоимость операций на позвоночнике (8).

Среди Канадских экспериментов на борту космического челнока Колумбия (9) с 16 января 2003 г. проводится разработка процессов инкапсуляции клеток, используя новое семейство группы сополимеров, которые легко растворяются в водном растворителе и быстро образуют упругие гели, когда температура опускается ниже их нижней критической температуры растворения (НКТР). НКТР для этих полимеров зависит от химического состава, но составляет приблизительно 30оС. Сочетание водной среды, физиологических температур и быстрого застывания говорит о том, что умеренные и безопасные условия могут использоваться при инкапсулировании клеток с этими материалами. Считают, что создание капсул в гравитационном поле привело бы к ассиметричным капсулам и неоднородной толщине мембраны и что среда микрогравитации повысит качество формируемых капсул. Эксперименты по инкапсуляции в условиях микрогравитации предполагается проводить с клетками, выделяющими инсулин (10).

Лаборатория Космической Биологической Группы (КБГ) в Цюрихе была первой сообщившей об изменениях в поведении лимфоцитов при измененных условиях гравитации. In vitro активация лимфоцитов в космосе была впервые выполнена в 1983 г. на STS – 9 в Космической лаборатории (1 экспедиция). Активация была на 90 % снижена в микрогравитации. Чтобы выяснить произошло ли это сокращение из-за микрогравитации или из-за космической радиации было выполнено 2 эксперимента. Первый эксперимент был выполнен на стратосферных воздушных шарах на высоте 40 км; на этой высоте гравитация все еще почти 1 g, в то время как космическая радиация качественно и количественно подобна той, которая на орбите. Второй эксперимент проводился в управляемой центрифуге (1g) на борту Шатла. Результаты этих экспериментов показали, что на активацию не влияла космическая радиация и поэтому дипрессия была простым следствием нахождения клеток в микрогравитации. Дальнейшие эксперименты подтвердили полученные результаты. Это удивительное открытие стало отправной точкой для серии экспериментов, рассмотренных для того, чтобы разъяснить некоторые аспекты биологического механизма активации Т-клеток, такие как агрегация, подвижность клеток и структура цитоскелета. Зная, что клетки способны двигаться и агрегироваться в космических условиях, было важно изучить происходят ли морфологические изменения. Фактически структурные изменения могут значительно изменять важнейшие функции клеток. Цитоскелет – одна из наиболее важных клеточных структур в отношении ряда функций, которые он выполняет (трансдукция сигнала, клеточный цикл). Эксперименты, проводимые на борту звуковых ракет, показали, что волокна виментина, белка цитоскелета, образовывали большие и компактные связи в гораздо большей степени при 0g, чем при 1g. Такое изменение также наблюдалось, но менее явно, с тубулином, другим белком цитоскелета. Такие изменения происходили уже 30 раз после выдержки в условиях микрогравитации и остались устойчивыми. Эти данные в пользу прямого влияния гравитации на клетки (11).

Уменьшение лимфоцитной реактивности астронавтов к митогенам до и после полета было впервые описано русскими исследователями в 1973 г. С тех пор несколько иммунологических параметров касающихся гуморального и клеточного иммунитета были измерены у членов космического экипажа до и после полета. Лаборатория КБГ в Цюрихе была первой и до настоящего времени единственной, которая провела митогеновую активацию крови астронавтов в течение полета. Результаты, полученные до и после полета американскими, а также русскими исследователями для общего количества 129 человек, показали депрессию активации лимфоцитов у 56 % членов тестируемых команд. В этих экспериментах восстановление происходило в течение 2-х недель после приземления и ни о каких последствиях для здоровья не сообщалось (11).

В лаборатории КБГ в Цюрихе проводились исследования по изучению экспрессии ранних генов в Т-клетках при 0 g. Изучалась экспрессия генов и структура цитоскелета хондроцитов при микрогравитации. Чтобы изучить способность дрожжевых клеток (Saccharomyces cerevisiae) отвечать на стрессовые факторы космоса была разработана новая модификация SBR 1 –биореактора. SBR 2 – биореактор разработан на основе SBR 1 – биореактора, но с рабочим объемом 7 мл. Дрожжевые клетки культивировались в непрерывном режиме (12).

Следующий проект предусматривал решение таких задач: разработку методики получения in vitro участков панкреатической ткани, ткани щитовидной железы, печени, сосудов и хряща; изучение механизма органического синтеза при низких значениях g; определение требования модульного космического биореактора для имеющих отношение к медицине органических структур; определение процедур по производству имплантатов для медицинского применения. Вторая стадия проекта была сфокусирована на росте хряща. Предполагалось, что низкое g может внести 2 аспекта в прогресс в этой области. Во-первых, как полезный и неагрессивный инструмент для изучения все еще непонятых биологических процессов, таких как сигнальная трансдукция, экспрессия гена и размножение клеток. Во-вторых, низкое g может способствовать массовому производству клеток, обеспечивая более высокую плотность клеток на единицу объема, а также однородную агрегацию клеток и трехмерный органический синтез без седиментации и сдвигающих сил (12).

Изучается влияние искусственной микрогравитации на дифференциацию человеческих фолликулярных клеток карциномы щитовидной железы. Изучается дифференциация и функционирование остеокласта (клетка разрушающая костную ткань) в искусственной микрогравитации. Изучается морфология, дифференциация и агрегация клеток гладких мышц аорты в искусственной микрогравитации (12).

Японский Экспериментальный Модуль «Кибо», укомплектованный разнообразным экспериментальным оборудованием, был состыкован с МКС в 2006 году. Национальное агенство Японии по освоения космоса (NASDA) использует условия космоса для исследований в таких областях, как наука о микрогравитации, наука о жизни и космическая медицина. Темы для экспериментов внутри герметичного модуля «Кибо» были заявлены в 1992 году. Затем в 1993 г. было выбрано 50 тем (13).

Чистая камера в герметичном модуле «Кибо» имеет отсек дезинфекции. Все оборудование и все экспериментальные образцы проходят через этот отсек до и после экспериментов внутри операционной камеры. Фильтр HEPA обеспечивает стерильность воздуха, окружающая среда стерилизуется с помощью алкоголя и УФ лампы. Лицевая панель прозрачная для обеспечения визуального наблюдения. Внутри операционной камеры установлен специальный микроскоп для наблюдений в ходе экспериментов. Этот микроскоп можно использовать и для фазово-контрастной и для люминисцентной микроскопии. Наблюдаемое изображение выводится или на дисплей герметизируемого модуля или через видео канал на Землю. Этим микроскопом могут управлять как члены экипажа через джойстик и клавиатуру, так и с Земли из Ценра управления полетом. Для того, чтобы проводить космические эксперименты в области науки о жизни и биотехнологии, экспериментальные образцы и необходимые лекарства часто необходимо держать при низких температурах на орбите. Для выполнения этих требований в Kibo размещен лабораторный холодильник на -80°C MELFI для международной космической станции. MELFI имеет 4 отделения для размещения и хранения образцов при температуре -80°C, -26°C или +4°C (14).

Китайский биоспутник FSW –13 был запущен 3 октября 1990 г. из Джикуана. 60 животных и растений были вовлечены в эксперимент, включая гвинейских свиней и крыс. Первичные исследования были сосредоточены на влиянии невесомости на метаболизм, пищевые потребности и системы выделения. Возвращаемая капсула вернулась на Землю через 8 дней после запуска (15).

В июне 2000 г. было сообщение, что Департамент сельского хозяйства и космических исследований Китая рассматривает запуск спутника, специально разработанного для выращивания семян в космосе. Селекция семян в космосе, как ожидается, станет сильной движущей силой оставляющей позади Китайское сельское хозяйство 21 столетия, т. к. приведет к получению высокопродуктивных и высококачественных зерновых культур, которые трудно получить обычными методами селекции. При селекции семян в космосе, семена посылают в космос в возвращаемых космических кораблях или в высотных воздушных шарах, где они видоизменяются (мутируют) в условиях, которые характеризуются микрогравитацией и космической радиацией. Вернувшись на Землю, семена высеваются и используются для селекции штаммов, которые являются болезнестойкими, скороспелыми, высококачественными и высокопродуктивными. В декабре 2000 г. китайский спутник с семенами был запущен. Созданный CAST спутник с семенами нёс около 250-300 кг семян растений для экспериментов по созданию новых видов растений путем выдерживания семян в космической среде (16).

Эти данные демонстрируют огромный интерес учёных различных стран и их правительств к проблемам биотехнологии и влиянию космических условий на живые биологические объекты для применения полученных результатов исследований как в наземных условиях, так и в условиях орбитального полёта. Однако, до сих пор нет достоверных сведений о разработке технологий по формированию 3D ткане-подобных структур млекопитающих, за исключением получения сфероидов и хрящевых клеток.

5.Ожидаемые результаты и их предполагаемое использование Основными результатами КЭ будут следующие:

Результаты данных исследований позволят, с одной стороны, оценить работоспособность и надёжность аппаратуры «МСК-2»; подтвердить или опровергнуть возможность выживания клеточных культур в условиях in vitro при КЭ и в наземных условиях; выявить и оценить различия в метаболизме клеток перенёсших ФКП, по сравнению с контрольным образцом.

Эти исследования позволят развивать новые технологии по культивированию клеток млекопитающих и человека, создавать ткане-подобные импланты как на Земле, так и на других космических объектах с отличной от земной гравитацией.

6. Обоснование технической возможности создания НА с заданными характеристиками

Работы по созданию аппаратуры «МСК-2» ведутся с 2003 г. и конструкция постоянно усовершенствовалась. Имеющиеся образцы оборудования для культивирования клеток возможно уже сегодня использовать для реализации поставленных задач без разработки нового оборудования.

7.Характеристики рисков и дискомфорта для экипажа, связанных с КЭ

7.1.Проведение эксперимента на борту МКС не должно создавать опасных ситуаций для экипажа и МКС. На всю аппаратуру для проведения КЭ, включая биопрепараты, доставляемую на МКС, должны быть оформлены сертификаты по безопасности.

7.2. Непосредственные работы с клетками не проводятся.

7.3. Замена емкостей с питательной средой должны проводиться в аппаратуре «Главбокс-С».



Список цитируемой литературы

  1. Фундаментальные биологические исследования НАСА, файл SpB04 NASA Centerh.zip., Biotechnology and earth-based applications programm.

  2. Материалы НАСА, ВSO, часть 1, файл SpB05a.zip., Space and live sciences directorate. Biotechnology, Why biotechnology.

  3. Материалы НАСА, ВSO, часть 1, файл SpB05a.zip., Space and live sciences directorate. Biotechnology, Biotechnology at NASA.

  4. Материалы НАСА, ВSO, часть 1, файл SpB05a.zip., Space and live sciences directorate. Biotechnology, Cell culture 101.

  5. Материалы НАСА, ВSO, часть 1, файл SpB05a.zip., Space and live sciences directorate. Research. Introduction to space cell biology research.

  6. Культуры клеток на МКС, файл SpB13 Cells.zip.

  7. Материалы НАСА, BSO, часть 1, файл SpB 07a.zip.Space and live sciences directorate. BSO labs. Musculoskeletal tissue engineering laboratory.

  8. Публикации Канадского Космического Агентства, файл SpB08 Canada.zip., Why an orbiting laboratory.

  9. Публикации Канадского Космического Агентства, файл SpB08 Canada.zip., Protein crystal growth onboard Space Shuttle Columbia (STS-107).

  10. Публикации Канадского Космического Агентства, файл SpB08 Canada.zip., Microgravity biotechnologyconcept and ground studies.

  11. Материалы “Группы космической биологии при Швейцарском технологическом институте в Цюрихе”, файл SpB01 Zurich.zip., T lymphocytes.

  12. Материалы “Группы космической биологии при Швейцарском технологическом институте в Цюрихе”, файл SpB01 Zurich.zip.,Current activities.

  13. Материалы по космическим биологическим экспериментам, проводимым в Японии, файл SpB15 Japan.zip., Space experiments in Kibo – pressurized module.

  14. Материалы по космическим биологическим экспериментам, проводимым в Японии, файл SpB15 Japan.zip., MELFI. The minus eightys degree celsius laboratory freezer for the International Space Station.

  15. Материалы по космическим биологическим экспериментам, проводимым в Китае, файл SpB16 China.zip., China and life science in space.

  16. Материалы по космическим биологическим экспериментам, проводимым в Китае, файл SpB16 China.zip., В.Мохов, “Новости космонавтики”.



Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница