Команда ученых из Киотского университета успешно продемонстрировала, что криоконсервированные сперматогониальные стволовые клетки мышей, являющиеся предшественниками сперматозоидов, способны пережить шестимесячное хранение на борту Международной космической станции и после возвращения на Землю дать здоровое, генетически нормальное потомство. Исследование, опубликованное 15 августа в журнале Stem Cell Reports, стало важным шагом в понимании влияния космоса на репродуктивную функцию млекопитающих.
Долгосрочные космические полеты оказывают известное негативное воздействие на организм человека, включая ослабление иммунной системы, потерю мышечной и костной массы. Однако вопрос о влиянии космоса на репродукцию оставался открытым. Повреждение зародышевых клеток, из которых формируются сперматозоиды и яйцеклетки, особенно критично, поскольку любые необратимые изменения могут передаваться следующим поколениям.
В лаборатории Синохара (Shinohara Lab), под руководством биолога и соавтора исследования Мито Канацу-Синохара, для эксперимента были выбраны сперматогониальные стволовые клетки мышей. Этот выбор был обусловлен коротким репродуктивным циклом грызунов, что позволяет быстрее отследить потенциальный генетический ущерб у потомства.
Процесс эксперимента был многоэтапным. Сначала стволовые клетки были заморожены на Земле. Затем контейнер с образцами отправили на Международную космическую станцию, где они хранились в морозильной камере в течение шести месяцев. После возвращения в лабораторию в Киото клетки были разморожены.
После разморозки выжившие стволовые клетки были трансплантированы в семенники живых стерильных мышей. Спустя три-четыре месяца, когда функция производства спермы восстановилась, эти мыши естественным путем спарились с самками.
Родившиеся в результате этого эксперимента мышата оказались полностью здоровыми. Анализ показал у них нормальную экспрессию генов, что свидетельствует об отсутствии передаваемого по наследству генетического повреждения, вызванного условиями космического полета и радиацией.
В ходе исследования был сделан неожиданный вывод. Ученые предполагали, что главным повреждающим фактором станет космическая радиация. Однако выяснилось, что сам процесс криоконсервации, а именно использование перекиси водорода для заморозки, оказался для клеток более губительным. Разница в состоянии клеток до и после полета в космос была минимальной, что указывает на меньший вред от космической среды по сравнению с процедурой заморозки.
Данное исследование является фундаментальным для понимания того, смогут ли млекопитающие, включая человека, безопасно размножаться после длительных межпланетных миссий. Это открывает перспективы для разработки методов сохранения фертильности астронавтов будущего.
Несмотря на успех, результаты пока применимы только к мышам и не могут быть напрямую перенесены на людей без дополнительных исследований. Потенциальные долгосрочные проблемы со здоровьем у рожденного потомства также не могут быть полностью исключены на данном этапе.
Для окончательных выводов необходимо провести дальнейший анализ. Ученые планируют наблюдать за продолжительностью жизни и состоянием здоровья «космических мышей», а также изучить фертильность их последующих поколений, чтобы убедиться в отсутствии скрытых или отложенных генетических эффектов.
Работа команды из Киотского университета продолжается. В настоящее время на борту МКС все еще находится партия замороженных сперматогониальных стволовых клеток мышей для продолжения анализа и сбора данных.
Изображение носит иллюстративный характер
Долгосрочные космические полеты оказывают известное негативное воздействие на организм человека, включая ослабление иммунной системы, потерю мышечной и костной массы. Однако вопрос о влиянии космоса на репродукцию оставался открытым. Повреждение зародышевых клеток, из которых формируются сперматозоиды и яйцеклетки, особенно критично, поскольку любые необратимые изменения могут передаваться следующим поколениям.
В лаборатории Синохара (Shinohara Lab), под руководством биолога и соавтора исследования Мито Канацу-Синохара, для эксперимента были выбраны сперматогониальные стволовые клетки мышей. Этот выбор был обусловлен коротким репродуктивным циклом грызунов, что позволяет быстрее отследить потенциальный генетический ущерб у потомства.
Процесс эксперимента был многоэтапным. Сначала стволовые клетки были заморожены на Земле. Затем контейнер с образцами отправили на Международную космическую станцию, где они хранились в морозильной камере в течение шести месяцев. После возвращения в лабораторию в Киото клетки были разморожены.
После разморозки выжившие стволовые клетки были трансплантированы в семенники живых стерильных мышей. Спустя три-четыре месяца, когда функция производства спермы восстановилась, эти мыши естественным путем спарились с самками.
Родившиеся в результате этого эксперимента мышата оказались полностью здоровыми. Анализ показал у них нормальную экспрессию генов, что свидетельствует об отсутствии передаваемого по наследству генетического повреждения, вызванного условиями космического полета и радиацией.
В ходе исследования был сделан неожиданный вывод. Ученые предполагали, что главным повреждающим фактором станет космическая радиация. Однако выяснилось, что сам процесс криоконсервации, а именно использование перекиси водорода для заморозки, оказался для клеток более губительным. Разница в состоянии клеток до и после полета в космос была минимальной, что указывает на меньший вред от космической среды по сравнению с процедурой заморозки.
Данное исследование является фундаментальным для понимания того, смогут ли млекопитающие, включая человека, безопасно размножаться после длительных межпланетных миссий. Это открывает перспективы для разработки методов сохранения фертильности астронавтов будущего.
Несмотря на успех, результаты пока применимы только к мышам и не могут быть напрямую перенесены на людей без дополнительных исследований. Потенциальные долгосрочные проблемы со здоровьем у рожденного потомства также не могут быть полностью исключены на данном этапе.
Для окончательных выводов необходимо провести дальнейший анализ. Ученые планируют наблюдать за продолжительностью жизни и состоянием здоровья «космических мышей», а также изучить фертильность их последующих поколений, чтобы убедиться в отсутствии скрытых или отложенных генетических эффектов.
Работа команды из Киотского университета продолжается. В настоящее время на борту МКС все еще находится партия замороженных сперматогониальных стволовых клеток мышей для продолжения анализа и сбора данных.
