Ученые СПбГУ первыми в мире проводят исследования бактериальных биопленок в космосе

Исследователи Санкт-Петербургского университета изучают биопленки, сообщества микроорганизмов, в условиях микрогравитации. Результаты помогут предотвращать появление бактериальных биопленок на поверхностях внутри космических кораблей и проводить профилактику заболеваний у экипажа МКС.

Бактериальные биопленки — основной способ существования микроорганизмов в естественных условиях обитания. Они входят в состав микробиоты человека, находятся на слизистых оболочках желудочно-кишечного тракта, на поверхностях внутренних органов, а также в коже. Биопленки могут состоять из одного или нескольких видов микроорганизмов — бактерий или микроскопических грибов, окруженных защитным полисахаридным слоем, поверхностной пленкой. Благодаря этому бактерии в биопленках в сотни раз устойчивее к действию негативных факторов окружающей среды, в том числе к антимикробным препаратам, чем свободно живущие микроорганизмы. Поверхностная пленка действует как молекулярное сито: она улавливает действующие извне вещества, ограничивая проникновение препаратов в глубину биопленки.

Бактериальные биопленки являются причиной множества заболеваний человека, в том числе хронических инфекций. Сейчас исследователи СПбГУ изучают их формирование в условиях космического полета при микрогравитации. «Такие исследования необходимы для профилактики появления бактериальных биопленок в обитаемом пространстве корабля, для разработки стратегии эффективного воздействия на биопленки патогенных бактерий и предупреждения развития заболеваний космонавтов в долгосрочных космических экспедициях», — рассказала руководитель проекта, профессор СПбГУ Оксана Рыбальченко. По ее словам, глобальная цель проекта — исследование взаимодействий между клетками бактерий в смешанных микробных сообществах и их воздействия на организм человека в условиях микрогравитации.

Проект «Биопленка», включающий исследование закономерностей формирования биопленок в условиях микрогравитации, входит в долгосрочную программу научно-прикладных исследований и космических экспериментов на российском сегменте Международной космической станции и поддерживается корпорацией «Роскосмос».

Впервые в условиях космического эксперимента исследователи проводят изучение бактериальных биопленок пробиотических микроорганизмов — лактобактерий — и анализируют динамику образования биопленок на поверхностях различных носителей. По полученным данным, интенсивность образования биопленок лактобактерий в условиях невесомости выше, чем на Земле. Однако скорость роста бактерий в биопленках зависит от свойств поверхности носителя. Наибольшая интенсивность их развития отмечена на поверхностях из полистирола — материала, из которого часто изготавливают детали приборов и лабораторную посуду.

С 2013 года в рамках проекта проведено 13 космических экспериментов, еще два полета с целью исследования развития бактериальных биопленок различных видов пробиотических бактерий при воздействии антимикробных препаратов планируется совершить в 2022 году. В перспективе — изучение стрессового воздействия факторов космического полета на различные группы микроорганизмов — бактерий и дрожжей.

Полученные результаты помогут при отборе новых антибактериальных препаратов и дезинфектантов, а также способов обработки поверхностей модулей пилотируемых космических комплексов — это позволит снизить риски для здоровья экипажа и поможет обеспечить нормальное функционирование оборудования на МКС.