Растения в космосе научились «выращивать» лекарства без вреда для себя

Длительные космические миссии, например на Марс, требуют автономного обеспечения экипажа лекарствами. Полёт к Красной планете занимает около 200 дней, и многие медикаменты теряют свои свойства в условиях космоса быстрее, чем на Земле. Регулярное пополнение запасов с Земли практически невозможно.

Одним из перспективных решений является молекулярное фермерство — использование растений как живых биофабрик. Растения уже выращивают на МКС для очистки воздуха, переработки воды и поддержки психологического состояния космонавтов. Однако традиционные методы извлечения лекарственных веществ требуют измельчения растений, что ведет к загрязнению препаратов и необходимости многоступенчатой очистки.

Вирусные наночастицы из апопласта

Авторы исследования, опубликованного в журнале npj Science of Plants, сосредоточились на вирусе мозаики вигны (CPMV). Этот растительный вирус безопасен для человека, но способен стимулировать иммунную систему, что делает его перспективной основой для противоопухолевых препаратов, вакцин и других биомедицинских средств. В экспериментах на животных и собаках с онкологическими заболеваниями такие частицы уже показали эффективность.

Ученые предложили извлекать вирусные частицы не через измельчение, а через апопласт — межклеточное пространство растений. Они погружали листья в специальный раствор и создавали вакуум, чтобы жидкость проникла в ткани, а затем помещали листья в центрифугу. Собранный раствор содержал вирусные частицы, а сами растения оставались живыми и могли использоваться многократно.

Анализ показал, что вирус накапливается в апопласте в виде полностью сформированных частиц. При этом метод оказался примерно в 200 раз чище традиционного — в образец почти не попадали клеточные белки растения. Целостность наночастиц подтверждена электронной микроскопией.

Испытания в условиях, приближенных к космическим

Исследователи смоделировали факторы космического полета: микрогравитацию (вращая растения в специальной установке), воздействие активных форм кислорода, возникающих под действием радиации, и температурные колебания. Оказалось, что микрогравитация делает растения более компактными и шарообразными — это может быть полезно для космических теплиц.

Некоторые стрессовые факторы неожиданно улучшили производство вирусных частиц. Длительное воздействие активных форм кислорода увеличивало выход вируса, хотя краткосрочное — снижало. Повышенная температура уменьшала общее число частиц в тканях, но увеличивала их количество в апопласте и сокращала примеси на 80%.

Процесс можно масштабировать. После ультрафильтрации получены препараты чистотой более 99%, что соответствует медицинским стандартам. Технология позволяет многократно использовать одни и те же растения и может стать основой для автономного производства биологических препаратов в дальних экспедициях. Её применение не ограничивается космосом: упрощенный метод востребован в удаленных регионах и зонах стихийных бедствий на Земле.