На МКС вырастили то, что на Земле почти невозможно получить — и это изменит медицину

Учёные МФТИ: выращенные на орбите кристаллы белков оказались рекордно качественными

Можно ли вырастить белковые кристаллы идеального качества? На Земле — почти невозможно. Но в невесомости шансы резко возрастают. И теперь учёные это доказали.

Фото: Generated by AI (DALL·E 3 by OpenAI) is licensed under Free for commercial use (OpenAI License)

Кристалл лизоцима в невесомости

Новый взгляд на биопринтер

Магнитный биопринтер "Орган.Авт", уже работающий на борту МКС, неожиданно оказался подходящим не только для клеточных структур. Учёные адаптировали его кюветы под белковые растворы и начали выращивать кристаллы из лизоцима — фермента, входящего в состав иммунной системы.

В процессе задействовали гадолиний и магнитные поля — они позволили аккуратно управлять движением молекул. Результат превзошёл ожидания: некоторые кристаллы оказались настолько крупными, что их можно было рассмотреть невооружённым глазом.

Почему именно космос

а орбите нет гравитации, а значит — и конвекционных потоков, которые на Земле мешают формированию кристаллов. Здесь белковые молекулы "плывут" в растворе спокойно, без оседания и разрушения структуры. Это создаёт условия для образования максимально чётких и упорядоченных кристаллов.

Как читают белки

Чтобы "увидеть" структуру белков, исследователи используют рентгеновские лучи и ускорители частиц. Лучи проходят через кристалл, отражаются от атомов и формируют дифракционные узоры. По ним с помощью алгоритмов строят трёхмерную модель молекулы. Но — чем чётче кристалл, тем точнее результат.

Возвращение на Землю

Кристаллы, выращенные в космосе, были доставлены обратно грузовым кораблём "Союз МС-14". Затем их изучили на европейском синхротроне ESRF. Выводы впечатлили: по качеству эти образцы не уступают, а порой и превосходят наземные аналоги — особенно по параметру мозаичности, который отвечает за точность дифракционных карт.

"Используя уникальную среду космоса, мы можем раскрывать подробные структуры белков. Это даёт ценную информацию для создания новых методов лечения и биотехнологических решений", — отметил Кристофер Маккарти из МФТИ.

Что дальше

Результаты открывают путь к более точным "снимкам" белков, а значит — к новым лекарствам, исследованиям болезней и прорывам в биотехнологиях. И всё это — благодаря космосу и немного адаптированному биопринтеру.

Уточнения

Трёхмерная биопечать или 3D-биопечать, 3D-биопринтинг - технология создания объёмных моделей на клеточной основе с использованием 3D-печати, при которой сохраняются функции и жизнеспособность клеток.