Космический полет — настоящая проверка на прочность для человека. Под воздействием микрогравитации организм претерпевает изменения, и некоторые из них могут оказаться губительными в отдаленной перспективе. Поэтому сейчас, когда мир уже обсуждает длительные полеты за пределы Земли, важно понять, как микрогравитация влияет на здоровье на клеточном и тканевом уровнях. Пролить свет на этот вопрос был призван эксперимент «МСК-2», поставленный на Международной космической станции учеными Первого МГМУ им. И.М. Сеченова. Программа стала одним из самых длительных биомедицинских экспериментов России на орбите. С 2019 г. на МКС побывали 11 серий биологических образцов, финальная вернулась на Землю на пилотируемом корабле «Союз МС-27» 9 декабря 2025 г.

Главная задача эксперимента — глубже изучить изменения, происходящие под действием микрогравитации в опорно-двигательной системе, а именно в хрящах и костях. Даже после длительной работы на низкой околоземной орбите у космонавтов фиксировались нарушения в хрящевой ткани: из-за исчезновения нагрузки в ней замедляется метаболизм и развиваются процессы деградации. Если речь пойдет о более долгом и сложном полете, например к Марсу, изменения могут оказаться гораздо более серьезными. Поэтому к старту долговременных космических миссий люди уже должны быть во всеоружии.

Ставить такие эксперименты на людях технически невозможно и неприемлемо с точки зрения этики. Поэтому вместо живых испытуемых на орбиту отправлялись упрощенные образцы человеческих тканей. Воссоздать для чувствительного груза условия реального организма помог специальный биореактор, разработанный Сеченовским университетом вместе с компанией «БиоТехСис». Компактная и в то же время очень сложная система поддерживала жизнь клеток на космической станции в течение нескольких недель.

«Биореактор „МСК-2“ — это компактная научная аппаратура для культивирования клеток в условиях космического полета. Его основа — культиватор с гидравлической системой: культуральными ячейками, емкостями с питательной средой, насосами, соединительными магистралями и системой поддержания температуры. Питательная среда циркулирует по замкнутым контурам, поступает к клеточным образцам и помогает удалять продукты их обмена. В состав аппаратуры также входят укладки с кабелем питания, батареей доставки и устройством зарядки, обеспечивающие работу биореактора при доставке, на борту станции и при возвращении на Землю», — рассказал руководитель Центра инновационных коллагеновых разработок Сеченовского университета, кандидат биологических наук Артем Анатольевич Антошин.

На первых этапах эксперимента нужно было понять, может ли биореактор в принципе поддерживать жизнеспособность клеток в космических условиях. Космонавты проверяли, как работает система, оценивали ее устойчивость и тренировались заменять питательную среду для клеток.

После того как базовое тестирование увенчалось успехом, на орбите стартовали полноценные исследования. Сложность образцов постепенно увеличивалась. С образцами, вернувшимися из космоса, работали ученые из Института регенеративной медицины Первого МГМУ им. И.М. Сеченова. Исследователи изучали морфологию биологических моделей, особенности их метаболизма, состояние внеклеточного матрикса.

Орбитальные эксперименты подтвердили, что клетки человека могут выживать и развиваться в микрогравитации, а сами исследователи успешно научились формировать стабильные трехмерные модели костных и хрящевых тканей для изучения в космическом полете. Кульминацией многолетней работы стала отправка на МКС полноценных моделей хрящевой ткани человека — объемных сфероидов из хондроцитов.

«В последних экспериментах образцы культивировались в аппаратуре «МСК-2» в течение 13 суток без замены культуральной среды. Это время подбиралось как компромисс между биологическими задачами и техническими ограничениями.

Достижения эксперимента «МСК-2» важны и для земной фундаментальной науки. В условиях микрогравитации можно моделировать дегенеративные процессы в костной и хрящевой тканях быстрее, чем при земном притяжении. Микрогравитация в целом открывает возможности для формирования более сложных и точных моделей биологических тканей, которые в дальнейшем можно будет использовать в различных исследованиях.

Для земной медицины ценность таких экспериментов заключается в том, что космос позволяет изучать процессы, которые на Земле сложно воспроизвести в обычной лаборатории. Микрогравитация меняет поведение клеток, их взаимодействие с внеклеточным матриксом и способность формировать трехмерные структуры. Это важно для тканевой инженерии, где одна из ключевых задач — создание более реалистичных моделей человеческих тканей. В дальнейшем подобные модели можно использовать для изучения дегенеративных заболеваний, подбора лекарственных веществ и разработки новых подходов регенеративной медицины.Среди кандидатов на отправку в космос в будущем — модели межпозвоночных дисков и комбинированные тканеинженерные конструкции.