Мутагенез

Мутагенез
Шифр эксперимента: Мутагенез
Направление НПИ: 4. Космическая биология и биотехнология
Секция КНТС: Космическая биология и физиология
Наименование эксперимента: Влияние факторов космического полета на мутационный процесс у биообъектов
Цель эксперимента:

Исследование интенсивности мутационного процесса у модельных биообъектов при совместном и изолированном воздействии факторов орбитального космического полета.

Описание эксперимента:

В космическом эксперименте «Мутагенез» предусматривается использование до 4 линий Drosophila melanogaster и до 10 линий нематоды Caenorhabditis elegans.

На МКС контейнеры с выборками дрозофил и нематод будут размещаться в термостатируемом модуле при температуре 22оС или 25оС. 2 - 4 линии дрозофилы и столько же линий нематоды, помимо выращивания в стационарных условиях, будут также помещены в центрифугу, в которой будет имитирована земная сила тяжести. Параллельно с летным экспериментом проводятся наземные синхронные исследования. После возвращения космического аппарата на Землю у биообъектов будут определены показатели мутагенеза и профиль транскрибируемых генов. Функциональные тестирования послеполетных выборок дрозофил будут проведены для оценки воздействия на мушек экологических факторов полета.

 

Новизна эксперимента:

Исследования темпов мутационного процесса у модельных организмов в контролируемых условиях обитания с возможностью компенсации воздействия невесомости ранее не проводились.

Научная аппаратура:

Для реализации КЭ «Мутагенез» требуется разработка следующей научной аппаратуры:

- комплекса «Мутагенез-1» для обеспечения задач КЭ на 1-м этапе эксперимента;

- комплекса «Мутагенез-2» для обеспечения задач КЭ на 2-м этапе эксперимента.

Комплекс «Мутагенез-1» предназначен для:

- доставки биообъектов на РС МКС с контролем температуры;

- культивирования биообъектов во время космического полета в заданных температурных условиях с регистрацией параметров культивирования и видеорегистрацией биообъектов в процессе культивирования;

- возврата биообъектов на Землю с контролем температуры.

Комплекс «Мутагенез-2» предназначен для культивирования биообъектов во время космического полёта в заданных температурных условиях с воздействием и без воздействия искусственной силы тяжести 1 G, с регистрацией параметров культивирования и видеорегистрацией биообъектов в процессе культивирования.

Ожидаемые результаты:

Наличие комплекса термостатируемой аппаратуры с возможностью создания условий 1G позволит дифференцировать влияние факторов космического полета на появление мутаций у модельных биообъектов.

При экспонировании условиям космического полета нескольких линий дрозофилы и нематоды с различными генотипами могут быть выявлены связи между генетическими параметрами биообъектов и устойчивостью к мутационным нарушениям.

В результате исследований предполагается получить данные о влиянии факторов космического полета и/или их синергического действия на интенсивность мутационного процесса у дрозофил, а также идентифицировать гены, потенциально значимые для устойчивости к мутагенным факторам космического полета, и оценить значение их вариабельности.

Сроки проведения: 2020-2022 гг.
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: ИМБП РАН
Организации участники: Институт физиологии имени И.П.Павлова РАН, г.Санкт-Петербург; Институт биоорганической химии РАН, г.Москва
Научный руководитель: Ларина О.Н., ИМБП РАН в.н.с., к.б.н.
Публикации по эксперименту:

1.Алтухов Ю.П., Победоносцева Е.Ю., Филатова Л.П., Малинина Т.В., Лаптева Н.Ш., Григорьев А.И., Ларина О.Н. Связь индуцированной условиями космического полета частоты доминантных летальных мутаций с условиями аллозимной гетерозиготности популяций Drosophila melanogaster. Доклады Академии наук. 1998. Т. 361. № 5, С. 709-711.

2.Сычев В.Н., Левинских МА., Подольский И.Г., Горгиладзе Г.И., Самарин Г.И., Ларина О.Н. Биологические эксперименты в пилотируемых космических полетах. Космическая медицина и биология. Воронеж. Научная книга. 2013.

3.Larina O.N., Bekker A.M. Dominant lethals in Drosophila melanogaster natural populations flown on board ISS. 40th COSPAR Scientific Assembly, 2 - 10 August 2014, Moscow, Russia.

2.Сычев В.Н., Левинских МА., Подольский И.Г., Горгиладзе Г.И., Самарин Г.И., Ларина О.Н. Биологические эксперименты в пилотируемых космических полетах. Космическая медицина и биология. Воронеж. Научная книга. 2013.

3.Larina O.N., Bekker A.M. Dominant lethals in Drosophila melanogaster natural populations flown on board ISS. 40th COSPAR Scientific Assembly, 2 - 10 August 2014, Moscow, Russia.

 

Последнее обновление: 17.06.2019
Задачи эксперимента:

Эксперимент планируется проводить на биологических объектах плодовой мушке Drosophila melanogaster и нематоде Caenorhabditis elegans в 2 этапа.

На этапе 1 предусматривается культивирование биообъектов в условиях микрогравитации, на этапе 2 – дополнительно в центрифуге при воздействии ускорения 1G.

1. Задачи, решаемые в процессе проведения первого этапа КЭ

1.1 Культивирование линий плодовой мушки Drosophila melanogaster и нематод Caenorhabditis elegans в условиях космического полета.

1.2 Определение частоты мутаций у дрозофил и нематод после космического полета и в наземном синхронном эксперименте.

1.3 Исследование биологических показателей у D. melanogaster после пребывания в космическом полете.

1.4 Анализ генотипов линий дрозофилы и нематоды, выявление генетических признаков, связанных с устойчивостью к генотоксическому воздействию космического полета.

На втором этапе КЭ дополнительно к задачам этапа 1 добавляется задача по определению показателей мутагенеза у биообъектов, находившихся в летном эксперименте в центрифуге при воздействии ускорения 1G, и в наземном синхронном эксперименте.

Задачи и требования к научной аппаратуре для второго этапа исследований уточняются после начала реализации первого этапа КЭ с выпуском Дополнения к ТЗ на КЭ.

2 Определяемые показатели:

2.1 Частота мутаций в выборках дрозофил и нематод после космического полета у биообъектов, находившихся в летном эксперименте в центрифуге при воздействии ускорения 1G, и в наземном синхронном эксперименте.

2.2 Показатели мутагенеза.

2.3 Биологические показатели у D. melanogaster после пребывания в космическом полете.

4 Генотипы линий дрозофилы и нематод.

5 В результате исследований предполагается выявить генетические признаки, связанные с устойчивостью к генотоксическому воздействию космического полета.

3 Требования к КЭ в отношении объектов исследований Объекты исследования: линии/популяции D. melanogaster и C. elegans.

4 Объем исследований

4.1 Количество сеансов: общее количество сеансов – 20, из них на этапе 1 - 10.

4.2 Длительность сеансов: от 4 до 90 суток.

4.3 При выполнении эксперимента в полете занят 1 член экипажа (российский космонавт). Помощи при проведении эксперимента не требуется.

5 Методы регистрации информации

На этапе доставки биообъектов на МКС и возврата на Землю в транспортировочной укладке «Дрон-1» предусмотрена регистрация температуры с помощью автономных регистраторов с периодичностью 5-10 мин. Возврат регистраторов на Землю для съема накопленных данных осуществляется в составе укладки «Дрон-1» .

При нахождении биообъектов на борту МКС в аппаратуре проводится автоматическая видеорегистрация контейнеров с биообъектами (в формате HD) ежедневно по 1 сеансу продолжительностью 10 мин., с записью видеоинформации на сменную карту памяти.

Аппаратурным оснащением КЭ также должна быть обеспечена регистрация температуры, влажности с периодичностью 5-10 мин. с записью на носитель информации.

Возврат карт памяти (носителей информации) на Землю осуществляется на ТПК «Союз» в укладке «Дрозофила-данные».

6. Критерии выполнения КЭ на борту РС МКС:

6.1 Количественный критерий выполнения КЭ: общее количество сеансов эксперимента длительностью от 4 до 90 суток не менее 20, из них на этапе 1 - 10.

6.2 Качественные критерии выполнения КЭ:

- получение экспериментальных данных, подлежащих обработке;

- соответствие температурных режимов (температурных диапазонов) экспозиции биообъектов на всех этапах КЭ согласно ТЗ на КЭ;

- сохранность возвращаемой НА и биоматериала, содержащегося в НА;

- выполнение циклограммы КЭ.

За оценку качественного критерия отвечает постановщик эксперимента ГНЦ РФ – ИМБП РАН.

Страна: Россия