От Университета Буэнос-Айреса (UBA) до НАСА: изобретение двух аргентинцев, которое побывало в космосе и теперь готовится к полету на Луну

Два аргентинских биолога, Эзекиэль Альварес Сааведра и Себастьян Кравес, получившие образование в Университете Буэнос-Айреса, в 2013 году создали MiniPCR — устройство, которое быстро, мобильно и экономично копирует и анализирует фрагменты ДНК за пределами традиционной лаборатории. С конца прошлого октября это изобретение является частью одной из новых постоянных экспозиций Национального музея авиации и космонавтики в Вашингтоне. Помимо самой технологии, особенностью этого устройства является то, что оно побывало на борту Международной космической станции. «PCR — это аббревиатура от английского термина «полимеразная цепная реакция» (polymerase chain reaction), процедуры, позволяющей получить миллионы копий конкретного фрагмента ДНК для его обнаружения и анализа. Она используется в диагностике инфекционных заболеваний, научных исследованиях и судебной экспертизе, а также во многих других областях. Традиционные приборы, как правило, громоздки и дороги. «Наше отличие заключалось в том, что мы сделали его очень маленьким и доступным для большего числа людей, в первую очередь с прицелом на использование в образовательных целях», — резюмировал Альварес Сааведра». Небольшой аппарат, побывавший в космосе, стал частью новых залов, открытых Смитсоновским музеем — крупнейшим в мире хранилищем предметов и артефактов, связанных с авиацией и космическими исследованиями, — в рамках празднования своего 50-летия. Экспозиция «At Home in Space», в рамках которой представлено это устройство, призвана познакомить посетителей с повседневной жизнью на Международной космической станции: от питания и предметов, которыми пользуются космонавты, до научных экспериментов, проводимых на орбите. Устройство miniPCR относится к сфере биологических исследований. «Почти шесть лет назад из музея пришло письмо с просьбой пожертвовать наш прибор, но на подготовку экспозиции ушло некоторое время. Поскольку они хотели получить предметы, которые действительно побывали там, на выставке представлена именно та модель, которая полетела в космос в 2016 году и вернулась в 2018-м», — пояснил газете LA NACION Эзекиэль Альварес Сааведра, который живет и работает в Бостоне. «Для биолога этот выбор связан с тем местом, которое устройство заняло в истории освоения космоса: «Первые генетические эксперименты, проведенные в космосе, были выполнены с помощью MiniPCR. Поэтому она имеет особое значение». В ночь перед официальным открытием состоялась беседа с тремя космонавтами, которые в разное время побывали на космической станции. На следующий день выставку открыли для публики, и гости осмотрели новые залы. «Это было очень волнительно. Я взял телефон и начал снимать, ища её, пока мы её не нашли», — вспомнил Альварес Сааведра. Устройство расположено в небольшом туннеле, который в уменьшенном масштабе воспроизводит участок космической станции, где проводятся эксперименты. «Включение этого устройства в экспозицию „At Home in Space“ стало новым признанием для проекта, зародившегося с иной целью: сделать более доступным один из основных инструментов молекулярной биологии. Однако после стольких лет путешествий с этим устройством по миру и в космосе его создатели теперь сотрудничают с Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) над адаптацией одного из таких аппаратов к условиям будущей лунной миссии «Артемида IV». На Международной космической станции НАСА использует устройство в первую очередь для обеспечения здоровья экипажа: «НАСА использует аппарат для мониторинга биобезопасности станции. То есть для того, чтобы выявить, растут ли там бактерии или другие микроорганизмы, которые не должны там находиться, либо чтобы убедиться в отсутствии инфекций и микроорганизмов, способных вызвать заболевания у космонавтов», — объясняет Альварес Сааведра. «Кроме того, эта технология обладает огромным потенциалом для анализа состояния здоровья человека во время длительных миссий. «Она позволяет определять, происходят ли изменения, например, мутации в ДНК космонавтов; влияют ли микрогравитация и космическое излучение на какие-либо аспекты физиологии». «Мини-ПЦР можно использовать с образцами различного происхождения, такими как растения, животные или микроорганизмы. Сфера её применения простирается от научных исследований и образования до молекулярной диагностики. В настоящее время среди её пользователей — лаборатории, университеты и средние школы в разных странах. Есть также установки, которые используются в регионах с ограниченными ресурсами, где наличие портативного устройства может облегчить проведение исследований, которые в противном случае было бы сложно осуществить». «Есть люди, которые используют её в Амазонии для изучения биоразнообразия. В разных частях Африки её используют для диагностики», — рассказал учёный. Он даже вспомнил случай, когда во время эпидемии Эболы в 2014 году врачи прибегли к помощи этих аппаратов после того, как другое лабораторное оборудование перестало работать из-за проблем с электроснабжением. «Выход на Международную космическую станцию не входил в первоначальный план. По словам Альвареса Сааведра, возможность появилась благодаря случайной встрече с инженерами компании Boeing — аэрокосмической компании, участвующей в эксплуатации станции и стремящейся проводить биологические эксперименты в космосе. «В 2016 году британский астронавт Тим Пик использовал устройство miniPCR для проведения первой ПЦР-реакции в космосе в рамках первого исследования программы «Genes in Space» — национального конкурса, учреждённого компаниями Boeing и miniPCR bio, в котором учащиеся средних школ приглашаются разработать реальные эксперименты по анализу ДНК и молекулярной биологии для проведения астронавтами на Международной космической станции. Учащиеся исследовали вопросы, связанные с репарацией ДНК, функцией иммунной системы, теломерами и другими темами». «Это конкурс для учащихся 7–12 классов, который проводится уже 12 лет. Идея заключается в том, чтобы учащиеся предлагали эксперименты по молекулярной биологии, призванные ответить на вопросы или способствовать развитию науки в космосе», — пояснил биолог. Кроме того, он подчеркнул, что первый эксперимент по генетическому анализу, проведенный в космосе, был разработан именно ученицей средней школы. «В то время как устройство, которое побывало на Международной космической станции, уже стало частью коллекции Национального музея авиации и космонавтики, его создатели работают над новой задачей: отправить оборудование на Луну». Альварес Сааведра подтвердил, что они сотрудничают с НАСА над адаптацией мини-ПЦР, который мог бы быть включён в миссию «Артемида IV», запланированную для полёта на Луну в начале 2028 года. В отличие от предыдущих экспериментов, на этот раз устройство не будет связано со студенческим конкурсом «Genes in Space», а будет полностью соответствовать требованиям американского космического агентства. «Мы работаем с НАСА над отправкой аппарата на Луну», — сообщил Альварес. По его словам, главная задача заключается в том, чтобы обеспечить совместимость оборудования с электрическими системами и техническими условиями лунной среды. Для этого они сотрудничают с микробиологами, которые будут участвовать в экспериментах, и вносят необходимые изменения, чтобы устройство было готово к запуску. «Мы не знаем точно, для чего НАСА будет его использовать. Мы общались с учёными, которые будут проводить эксперименты, и у них мало времени. Это очень амбициозный план, но такова наша стратегия», — заключил он.