Международная группа исследователей разработала способ получения лечебных вирусных наночастиц из живых растений без их уничтожения.
Результаты этой работы были опубликованы в научном журнале npj Science of Plants.
Технология предназначена для будущих экипажей миссий на Луну и Марс, позволяя производить необходимые лекарства прямо на месте.
Поскольку полет к Марсу занимает около 200 дней, а многие медикаменты в космосе теряют свойства быстрее, чем на Земле, регулярное пополнение запасов становится практически невозможным.
Почему растения могут стать космическими биофабриками
Молекулярное фермерство на орбите
Растения уже успешно выращивают на Международной космической станции.
Они помогают очищать воздух, перерабатывать воду и поддерживать психологическое состояние космонавтов.
Однако сложная очистка получаемых препаратов долгое время оставалась главной проблемой, так как она требует значительных ресурсов и оборудования.
Метод молекулярного фермерства предлагает использовать растения в качестве биофабрик для производства лекарств.
Как работает новая технология извлечения вирусных частиц
Безопасный вирус мозаики вигны
Авторы исследования сосредоточились на вирусе мозаики вигны (Cowpea Mosaic Virus, CPMV).
Указанный растительный вирус безопасен для человека и не может размножаться в клетках млекопитающих.
При этом он обладает мощными иммуномодулирующими свойствами и рассматривается как основа для противоопухолевых препаратов, вакцин и других биомедицинских технологий.
В экспериментах на животных и даже на собаках с онкологическими заболеваниями такие вирусные частицы уже демонстрировали способность стимулировать иммунную систему к борьбе с опухолями.
Щадящий метод без измельчения растений
Обычно для извлечения подобных биологических продуктов приходится измельчать растения, что приводит к появлению большого количества примесей.
Эти примеси затем необходимо удалять на нескольких этапах очистки.
Ученые предложили иной подход, использовав пространство между клетками растения, которое называется апопластом.
Листья погружали в специальный раствор и создавали вакуум, позволяя жидкости проникать внутрь тканей.
Затем листья помещали в центрифугу, которая позволяла собрать обратно раствор вместе с вирусными частицами.
Сами растения при этом не погибали.
Результаты анализа
Анализ показал, что вирус действительно накапливается в апопласте в виде полностью сформированных частиц.
Такой способ извлечения оказался примерно в 200 раз чище по сравнению с традиционным измельчением листьев, поскольку в образец почти не попадали клеточные белки растения.
Сохранность и целостность структуры наночастиц подтвердили с помощью электронной микроскопии.
Имитация космических условий и перспективы метода
Исследователи проверили, сможет ли технология работать в условиях, близких к космическим.
Для имитации микрогравитации использовали специальную установку, постоянно меняющую ориентацию растений в пространстве.
Дополнительно смоделировали воздействие активных форм кислорода, возникающих под действием космической радиации, а также температурные колебания.
Эксперименты подтвердили жизнеспособность метода в экстремальных условиях.
Таким образом, космонавты будущих миссий смогут производить лекарства на месте, не завися от ограниченного срока хранения медикаментов и редких поставок с Земли.
