|
|
 |
| |
Орбитальная медицина: космос может дать жизнь миллионам |
| Ю.И. Лобановский |
| |
| Одинаково недостойно человека разумного и желать смерти, и страшиться ее. |
| Арабская пословица |
|
| |
Краткое содержание |
| В работе рассматриваются перспективы создания на низкой околоземной орбите массового производства по выращиванию человеческих тканей и органов из стволовых клеток пациентов для последующей пересадки выращенных тканей и органов донорам этих клеток. Таким образом решается проблема несовместимости тканей и органов, а также обеспечивается необходимое их количество. Околоземная орбита выбрана потому, что по современным представлениям, только в невесомости возможно развитие трехмерных клеточных структур, приводящее к образованию полноценных органов. Орбитальные эксперименты и эффективные многоразовые аэрокосмические носители могут превратить этот вид медико-биологической деятельности из фантазии в реальность. |
| |
| |
| Представителям "золотого миллиарда" свойственно чрезмерное преувеличение ценности собственной жизни. Разве в эпоху начинающейся обскурации эти люди заботятся о сохранении своего этноса, или планеты, на которой они живут? Нет, как правило, все основные их помыслы связаны с увеличением продолжительности их личной жизни и жизни их близких [1]. И современная медицина много сделала, чтобы эти их желания осуществились. Многие болезни искоренены в принципе. Те инфекционные болезни, которые раньше приводили к массовым смертям, при использовании современных лекарств становятся по существу неопасными. |
| Однако, взамен болезней, сводивших в могилу наших предков, на передний план выдвинулись другие. Как известно, порядка трети всех смертей в развитых странах вызваны сердечно-сосудистыми заболеваниями, и еще не менее половины этого количества - заболеваниями других органов человека, в основном - онкологическими. Значительная часть таких людей могла бы быть спасена при пересадке им донорских органов или заменой поврежденной или больной ткани. Однако, совершенно очевидно, что донорских органов никогда не будет хватать на всех. Кроме того, существует всем известная проблема несовместимости органов, пересаженных больному от другого человека, что резко усложняет и удорожает послеоперационное лечение. Более того, препараты, препятствующие отторжению вновь пересаженного органа, подавляют иммунную систему больного, открывая широкую дорогу в организм всевозможным болезнетворным бактериям и вирусам и увеличивая вероятность смерти больного, но уже из-за инфекции. И такие препараты ему надо принимать всю оставшуюся жизнь! Ясно, что в этой схеме лечения существуют явные противоречия, не позволяющие сделать ее по настоящему эффективной. |
| В этой ситуации разумным решением представляется выращивание, если это возможно, здоровых тканей и органов из так называемых стволовых клеток пациента и пересадке такой ткани на больной орган, или замене его целиком. Последующее культивирование таких клеток позволяет выращивать на питательных средах необходимые ткани и, может быть, органы, такие как печень, селезенка, сердце, поджелудочная железа [2, 3]. |
| Однако, "сделать это на Земле в принципе невозможно, поскольку клетки могут равномерно расти в трех измерениях только в условиях невесомости" [4] (см., также [5-7]). Поэтому, подобные эксперименты были проведены на Международной Космической Станции (МКС), и там были достигнуты крупные успехи [4]. Следует отметить, правда, что в созданном для выращивания тканей в космосе биореакторе удалось даже на Земле вырастить трехмерные клеточные структуры, из которых сформировался кусочек ткани сердца диаметром 5 мм и толщиной 1 мм [8]. Этот успех был достигнут вследствие того, что с помощью вращения в биореакторе симулируется невесомость. Тем не менее, эта симуляция не является полной, и выращивание небольшого кусочка ткани все-таки не означает то, что на Земле окажется возможным вырастить целый полноценный орган. Таких успешных экспериментов на Земле не было, а на МКС, по некоторым данным, на этом направлении было достигнуто существенное продвижение [9, 10]. "Эксперты считают, что американские ученые уже вплотную подошли к стадии клинических испытаний выращенных в условиях невесомости тканей хрящей и суставов" [4]. Таким образом, вполне перспективным предприятием в недалеком будущем может оказаться создание на околоземной орбите производства по выращиванию здоровых копий больных органов и тканей для них из стволовых клеток. |
| Если в одних Соединенных Штатах при населении 285 миллионов человек в год уходит из жизни не менее 2 - 2.5 миллионов, то, по крайней мере, миллион американцев каждый год умирает от заболеваний внутренних органов. Даже если перспективная космическая технология может быть пригодна только для 10% таких больных, это означает, что она может оказаться привлекательным средством спасти свою жизнь сотне тысяч граждан США в год (за этот срок там производится 300 тысяч коронарных шунтирований [11]), а для всего "золотого миллиарда" их количество может составить порядка 300 тысяч человек в год. Таким образом, если стандартный контейнер для перевозки с орбиты выращенного органа-имплантанта имеет массу 20 кг, то годовой грузопоток по трассе орбита-Земля составит 6000 тонн. Наверняка еще бoльший грузопоток потребует в противоположном направлении для организации орбитального биопроизводства. Кроме того, нетрудно предположить, что масса этой орбитальной системы по выращиванию человеческих органов в таких количествах составит не менее нескольких тысяч, а, скорее всего, и десятков тысяч тонн. В отличие от хранилища отработанного (облученного) ядерного топлива (ОЯТ) [12] эта система производств может располагаться на орбитах с высотами 400 - 500 км, под прикрытием магнитосферы Земли. |
| Для организации производства и его непрерывной работы потребуется флот, состоящий из многоразовых аэрокосмических носителей типа Star Liner (SL), подобных тем, что могли бы быть задействованы в программе складирования ОЯТ в точке либрации на лунной орбите [12]. Если массу возвращаемого полезного груза SL принять равной 20 тоннам, то можно ожидать, что каждым рейсом может быть доставлено на Землю примерно 103 имплантантов. При 25 полетах аэрокосмического самолета (АКС) SL в год каждый из них сможет перевезти порядка 25 тысяч контейнеров с имплантантами. Таким образом, если грузопоток по трассе Земля-орбита превысит обратный не более чем в 1.5 раза, то для производства и доставки при заданных условиях около 300 тысяч имплантантов в год флот АКС должен состоять из 12 носителей SL. Если грузопоток на орбиту будет больше, то число носителей должно еще возрасти. |
| Объекты, находящиеся на низкой околоземной орбите требуют ее периодической коррекции, и, следовательно, стабилизации. Слишком значительные размеры и массы таких объектов приводят к непропорционально большому росту их моментов инерции и чрезмерному увеличению управляющих моментов. Поэтому представляется целесообразным создать не одно биопроизводство на орбите, а несколько. Вполне естественно предположить, что каждый аэрокосмический носитель должен обслуживать одно орбитальное биопроизводство. Таким образом, можно представить себе систему из 12 орбитальных платформ с годовым производством 25 тысяч имплантантов в год на каждой. Кроме того, последовательный ввод этих платформ вместо строительства одной единственной позволил бы ускорить начало получения прибыли инвесторами этой программы. |
| Одновременное осуществление программ складирования ОЯТ в точке либрации на лунной орбите и выращивания на низкой орбите собственных имплантантов для их пересадки больным потребует, по предварительным оценкам, флот АКС SL, состоящий из 27 единиц. Если еще 3 носителя будут использоваться для других нужд, например, выведения спутников, автоматических межпланетных станций и/или строительства на орбите, то при эксплуатации 30 АКС рассмотренного типа, можно ожидать удельную стоимость выведения полезной нагрузки на низкую орбиту около 260 $/кг, и, соответственно, 600 $ за доставку килограмма ОЯТ в точку либрации [12, 13]. Таким образом, одновременное осуществление двух программ позволило бы снизить издержки по каждой из них, и тем самым, увеличить прибыли по этим программам. Тем не менее, каждая из этих программ может проводиться и независимо от другой. |
Ссылки |
- Гумилев Л.Н. - Этногенез и биосфера Земли. Москва, Рольф, 2001.
- Лоренс Э. - Клонирование с точки зрения врача. BBC Russian.com //
http://news.bbc.co.uk/hi/russian/sci/tech/newsid_1705000/1705990.stm
- Корочкин Л.И. - Еще раз о клонировании. Человек, N 2, 2003
- Рубан О., Хазбиев А. - Катастрофа. Эксперт, N 5 (360), 10.03.2003 //
http://www.expert.ru/expert/current/data/space6__4.shtml
- ESA to Sign First Contract for Biomedical Research on International Space Station. Space Newsfeed //
http://www.spacenewsfeed.co.uk/2000/30April2000.html
- ESA Sponsors Bioreactor Research on ISS. Space and Tech Digest, May 1, 2000 //
http://www.spaceandtech.com/digest/sd2000-08/sd2000-08-004.shtml
- Cellular and Macromolecular Biotechnology, December 20, 2001 //
http://research.hq.nasa.gov/code_u/nra/current/NRA-01-OBPR-08/AppendixB.html
- Patches for a Broken Heart, Science@NASA, February 14, 2002 //
http://science.nasa.gov/headlines/y2002/14feb_heart.htm
- ISS to Study Ovarian Cancer Cells, Space Daily, August 7, 2001 //
http://www.spacedaily.com/news/iss-science-01b.html
- Хазбиев А. - Частное сообщение, 20.03.2003.
- Радулова Н. - Мальчики не плачут? Огонек, N 7, 2003 //
http://www.ropnet.ru/ogonyok/win/200307/07-38-40.html
- Лобановский Ю.И. - Экономически эффективная деятельность в космосе: лунная орбита - реальная альтернатива глубинам Земли. 2003 //
http://www.synerjetics.ru/
- Лобановский Ю.И - Цена космоса: сколько стоит выход на орбиту? 2003 //
http://www.synerjetics.ru/
|
| |
| Благодарности - автор выражают свою искреннюю благодарность Беднову Михаилу за обсуждение данной работы и искреннюю поддержку. |
| |
| |
| 27.05.2003 Ю.И. Лобановский |
| |
|
| |
|
