Дослідження білків на МКС допоможе боротися з хворобою Альцгеймера

На віртуальній конференції з досліджень та розвитку Міжнародної космічної станції 2025 року доктор Джо Адам з Ренсселерського політехнічного інституту представив результати революційних досліджень білків у мікрогравітації. Його доповідь була присвячена роботі з унікальним обладнанням Ring Sheared Drop, яке дозволяє вивчати поведінку білків в умовах космосу.

Обладнання Ring Sheared Drop являє собою спеціалізований пристрій, який використовує відсутність гравітації на борту МКС для ізоляції процесів агрегації білків, спричинених зсувними напруженнями. Ці процеси мають безпосереднє відношення до розвитку нейродегенеративних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера та Паркінсона. В умовах Землі подібні дослідження значно ускладнені через вплив гравітації, що робить космічні експерименти надзвичайно цінними для науки.

Розвиток проекту Ring Sheared Drop розпочався у 2016 році з початкової кампанії, яка була профінансована відділом біологічних та фізичних наук для розробки обладнання та проведення першої наукової кампанії. З того часу проект пройшов значну еволюцію, кульмінацією якої стала найновіша польотна кампанія 2025 року, в рамках якої досліджувалися три ключові білки: імуноглобулін G, інсулін та альбумін людської сироватки.

Особливістю обладнання Ring Sheared Drop є його спеціальна конфігурація камер, яка дозволила розробити новітню техніку характеризації рідин, відому як велосиметрія відстеження частинок. Цей метод дає змогу дослідникам візуально відстежувати рух частинок всередині краплі рідини, що підтримує валідацію та вдосконалення теоретичних і обчислювальних моделей, які описують поведінку білків у мікрогравітації.

Доктор Адам детально пояснив, як методи візуалізації та велосиметрії на місці, які стали можливими завдяки унікальному налаштуванню камер Ring Sheared Drop, покращують аналіз потоку рідини та агрегації, спричиненої зсувом на молекулярному рівні. Ці технології відкривають нові можливості для розуміння фундаментальних процесів, які відбуваються в білкових структурах під впливом механічних напружень.

Під час презентації були продемонстровані серії порівняльних відео з минулих та поточних кампаній Ring Sheared Drop, які ілюструють динаміку білків при різних складах зразків. Дослідник підкреслив важливість порівняння польотних даних з аналогічними експериментами на Землі для двох основних цілей: валідації прогностичних моделей та інформування дизайну майбутніх досліджень у мікрогравітації. Цей двоспрямований фокус дослідження був визначений з самого початку проекту.

Попередні результати кампанії 2025 року включають дані мультигеометричної реометрії, які надають глибше розуміння в'язкопружної поведінки білків під впливом зсуву. Ці знахідки мають потенціал для внеску в розробку майбутніх фармацевтичних та терапевтичних стратегій, особливо в контексті лікування нейродегенеративних захворювань.

Результати досліджень Ring Sheared Drop мають широкі наслідки для медичної науки. Розуміння того, як білки агрегують під впливом механічних напружень, може допомогти в розробці нових підходів до лікування захворювань, пов'язаних з неправильним згортанням білків. Це особливо важливо для хвороби Альцгеймера, де агрегація амілоїдних білків відіграє ключову роль у розвитку патології.

Унікальні умови мікрогравітації дозволяють дослідникам спостерігати явища, які неможливо вивчити в земних лабораторіях. Відсутність конвекції та седиментації, спричинених гравітацією, створює ідеальні умови для точного контролю та спостереження за поведінкою білкових молекул. Це відкриває нові горизонти для фундаментальних досліджень у галузі біофізики та молекулярної біології.

Дані з двох кампаній Ring Sheared Drop, а саме Interfacial Bioprocessing of Pharmaceuticals та Amyloid Fibril Formation, вже доступні в базі даних Physical Sciences Informatics. Додаткові дані Ring Sheared Drop планується оприлюднити у 2026 році, що дасть науковій спільноті ще більше можливостей для аналізу та розуміння складних процесів агрегації білків.

Повний запис презентації доктора Адама доступний для завантаження з сайту конференції ISSRDC 2025, що дозволяє широкій науковій спільноті ознайомитися з детальними результатами цих новаторських досліджень. Ця робота представляє важливий крок у використанні космічних технологій для вирішення земних медичних проблем та розвитку нових терапевтичних підходів.