Během loňského ročníku Czech Space Weeku měla veřejnost vůbec poprvé možnost poznat třináct českých vědeckých experimentů. Všechny vznikají jako součást příprav národní mise Aleše Svobody na Mezinárodní kosmickou stanici. Novináři tehdy získali velmi podrobné a cenné podklady ke každému z projektů. Právě z těchto materiálů následně vyšel seriál Experimenty pro Aleše Svobodu na ISS. Každý týden vychází nový díl, vždy věnovaný jednomu konkrétnímu experimentu. Texty nesou můj podpis, nejde však o autorské články v pravém slova smyslu. Vycházejí z oficiálních tiskových podkladů, které byly pouze jazykově a stylisticky upraveny, aby byly čtivější. Jednotlivé díly jsou publikovány v abecedním pořadí. Závěrečná, třináctá část seriálu se věnuje projektu ZOE. Nese podtitul Ověří schopnost rozmnožování ve vesmíru. Na projektu spolupracují Ústav jaderné fyziky AV ČR, v. v. i., společnost GODS s.r.o. a Universal Scientific Technologies s.r.o.

Je možné, aby se v prostředí mikrogravitace a kosmické radiace vyvinul pohlavně plodný jedinec? Právě na tuto otázku se zaměřuje biologický experiment ZOE. Jeho výsledky mohou výrazně rozšířit naše poznání reprodukční biologie v podmínkách mimo Zemi. Přestože bude experiment realizován na modelu kura domácího, získaná data lze vztáhnout i na savce, tedy včetně člověka. Vědci díky nim a díky identifikaci případných patologických jevů určí, jaké překážky je nutné překlenout pomocí biotechnologických metod. Cílem je zajistit bezproblémový embryonální vývoj, který povede ke vzniku pohlavně plodného jedince.

Základem vzniku pohlavně plodného jedince u obratlovců, tedy i u člověka, je správně probíhající raný embryonální vývoj. Právě v této fázi se vytváří populace takzvaných primordiálních zárodečných buněk. Ty následně migrují do základů pohlavních žláz, kde se usazují. Zde pak procházejí složitou kaskádou buněčných dělení a nakonec dávají vznik pohlavním buňkám.

Experiment ZOE se soustředí na vliv stresových faktorů kosmického prostředí, tedy mikrogravitace a zvýšené radiace, na raný embryonální vývoj. Konkrétně sleduje migraci primordiálních zárodečných buněk a jejich osídlení základů pohlavních žláz. Jde o klíčové procesy nezbytné pro vznik jedince schopného pohlavního rozmnožování. Všechny tyto parametry bude experiment ověřovat na modelu kura domácího. Narušení uvedených vývojových mechanismů by mohlo vést až k neplodnosti. To by představovalo zásadní problém pro vznik mnohogeneračních kolonií lidí či zvířat mimo Zemi, a to v podmínkách stavu beztíže nebo snížené gravitace.

Součástí experimentu je rovněž vývoj modulárního transportního boxu LIVET určeného pro vejce. Tento box zajistí jejich bezpečný převoz na Mezinárodní kosmickou stanici (ISS) i zpět na Zemi. Jeho vybavení bude zahrnovat aktivní dozimetr SPACEDOS a sadu pasivních detektorů, které budou po dobu mise sledovat úroveň radiace. Díky tomu budou moci vědci stanovit pravděpodobně absorbovanou dávku ionizujícího záření embryi před inkubací, během inkubace i po ní. Dozimetr SPACEDOS bude současně měřit teplotu v oblasti vajec, která je klíčovým parametrem pro vývoj embrya. Kromě teploty bude sledována také vlhkost. Významnou předností boxu LIVET, vyvinutého českými firmami, je jeho modularita. To znamená, že další boxy pro jiné biologické vzorky mohou být podle potřeby navrženy a vyrobeny na zakázku pro další experimenty.

Experiment se uskuteční na palubě Mezinárodní kosmické stanice v inkubátoru KUBIK. Český astronaut Aleš Svoboda do něj ve stanoveném čase vloží vnitřní část transportního boxu LIVET a provede inkubaci vajec kura domácího při přesně definované teplotě. Inkubace potrvá přibližně čtyři dny, přičemž její délka se může mírně lišit v závislosti na časových možnostech a celkové délce mise.

Embrya budou inkubována o něco déle, než je doba potřebná k osazení základů pohlavních žláz v pozemských podmínkách. Důvodem je skutečnost, že mikrogravitace a zvýšená radiace představují stresové faktory, které mohou vést ke zpomalení embryonálního vývoje. Inkubace je plánována zhruba čtyři dny před ukončením mise. Po jejím dokončení budou vejce v inkubátoru zchlazena, aby se vývoj embryí zastavil a nepokračoval během návratu na Zemi a transportu do logistického centra.

Po předání biologických vzorků vědeckým týmům bude následovat jejich detailní analýza a interpretace výsledků. Tato fáze už však nebude součástí samotné kosmické mise.

Na závěr si ještě představíme šest zástupců řešitelského týmu:

Mgr. Oldřich Zahradníček, Ph.D.
Mgr. Oldřich Zahradníček, Ph.D., působí jako vědecký pracovník v oblasti radiobiologie a embryologie. Doktorské studium absolvoval na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy v Praze, kde v roce 2011 získal titul Ph.D. Jeho původní odborné zaměření směřovalo k embryologii a vývojové biologii plazů a savců. Řadu cenných metodických zkušeností získal během odborných stáží na King’s College London ve Výzkumném centru pro kraniofaciální a regenerativní biologii.

V současné době vede skupinu radiobiologie na Oddělení dozimetrie záření Ústavu jaderné fyziky AV ČR, v. v. i. Ve svém výzkumu se zde zaměřuje na biologickou účinnost ionizujícího záření na nádorové i zdravé buňky v in vitro kulturách, stejně jako na vliv záření na embryonální vývoj kura domácího. Se svým týmem se rovněž věnuje studiu vlivu mikrogravitace na raný embryonální vývoj tohoto modelového organismu.

Vedle uvedených témat se na pracovišti zabývá také biodozimetrickým výzkumem. Jeho cílem je stanovení kalibračních křivek pro odhad absorbované dávky ionizujícího záření u jedince v případě jaderné události nebo jaderného útoku.

Ing. Pavel Trefil, DrSc.
Ing. Pavel Trefil, DrSc., v současnosti působí jako vědecký pracovník Ústavu jaderné fyziky AV ČR a zároveň jako vedoucí výzkumu v oblasti biotechnologií ve společnosti Teramed, s. r. o. Doktorát získal v roce 2002 na České zemědělské univerzitě v Praze za výsledky dosažené v oblasti drůbeží transgeneze.

Od roku 1994 zastává funkci prezidenta české pobočky Světové drůbežářské organizace (WPSA). Během své kariéry absolvoval řadu dlouhodobých pracovních pobytů v zahraničí, mimo jiné v USA (USDA, Maryland), ve Francii (INRA Nouzilly), ve Skotsku (Roslin Institute), v Číně (HIAVS – Changsha) a na dalších specializovaných pracovištích.

V roce 2007 mu byla udělena cena Ministerstva zemědělství ČR za nejlepší výzkum aplikovaný v praxi, kterou převzal z rukou předsedy vlády ČR. Ve svém současném výzkumu se zaměřuje především na studium vlivu záření na rané embryonální buňky drůbeže, konkrétně na primordiální zárodečné buňky, tedy progenitory ovariálních a spermatogoniálních buněk. Vedle toho se věnuje vývoji praktických modelů využívajících tyto buňky, a to nejen v nových šlechtitelských postupech, ale také při záchraně vzácných druhů ptáků.

Ing. Iva Ambrožová, Ph.D.
Ing. Iva Ambrožová, Ph.D., je vědecká pracovnice s více než dvacetiletou praxí v oblasti dozimetrie a mikrodozimetrie ionizujícího záření. Ve své odborné činnosti se věnuje mimo jiné dozimetrickým měřením na palubách letadel a kosmických lodí, stejně jako dozimetrii ve svazcích těžkých nabitých částic, které se využívají například v radioterapii.

Vystudovala Fakultu jadernou a fyzikálně inženýrskou Českého vysokého učení technického v Praze, kde v roce 2006 získala doktorát v oboru jaderné inženýrství. Po jeho obhájení absolvovala roční postdoktorandský pobyt na pracovišti NIRS v japonské Chibě.

Od roku 2003 působí v Ústavu jaderné fyziky AV ČR, v. v. i., na Oddělení dozimetrie záření. V letech 2015 až 2023 zde vedla skupinu Dozimetrie a mikrodozimetrie. Od roku 2023 zastává funkci zástupkyně vedoucí oddělení.

Ing. Martin Kákona, Ph.D.
Ing. Martin Kákona, Ph.D., působí jako výzkumník a konstruktér elektroniky v Ústavu jaderné fyziky AV ČR. Odborně se zaměřuje na kosmické záření a na vývoj otevřených dozimetrických systémů AIRDOS a SPACEDOS. Absolvoval České vysoké učení technické v Praze, konkrétně Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská i Fakulta elektrotechnická, a získal doktorát v oboru jaderného inženýrství.

V současnosti se účastní odborné stáže v NASA a v Lawrence Berkeley National Laboratory jako držitel Fulbright-Masarykova stipendia. Zde se věnuje analýze dat z Mezinárodní kosmické stanice.

Více než dvacet let působil v oblasti kybernetické bezpečnosti, zejména ve společnosti S.ICZ (dříve DECROS), kde vedl vývoj prvního českého šifrovacího mikroprocesoru. Je autorem tří patentů a více než dvaceti vědeckých publikací a zároveň spolutvůrcem modulární elektroniky MLAB. V manažerské roli řídil grantové projekty v celkovém objemu přes 150 milionů korun. Současně se věnuje výuce návrhu polovodičových detektorů na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT.

Matyáš Šanda
Matyáš Šanda je konstruktér a designér stojící za projektem Hydronaut, první českou podvodní výzkumnou stanicí určenou pro simulace pobytu v extrémních podmínkách. Specializuje se na návrh a realizaci habitatů pro náročná prostředí, v nichž propojuje technické inženýrství, systémové myšlení a praktické zkušenosti z provozu v terénu.

Jeho práce kombinuje principy kosmického inženýrství s aplikacemi v reálném světě. Zahrnuje návrh tlakových systémů a systémů životní podpory i vývoj modulárních konstrukcí umožňujících dlouhodobý pobyt živých organismů, včetně lidí, pod vodou nebo v jiných extrémních prostředích. Je držitelem medaile za zásluhy v oblasti strojírenství Fakulty strojní ČVUT.

Působí také jako technik a operátor vědeckých expedic na Antarktidě. Díky schopnosti nacházet inovativní řešení ve stísněných a náročných podmínkách patří mezi klíčové osobnosti v oblasti vývoje habitatů pro podvodní i kosmické mise.

Jakub Červinka
Jakub Červinka působí jako technický specialista se zaměřením na 3D modelování, 3D tisk a vývoj funkčních prototypů. Pracuje na projektech s vysokými nároky na přesnost a spolehlivost, a to včetně aplikací určených pro vesmírné prostředí. Disponuje hlubokou znalostí materiálů, výrobních technologií a standardních datových formátů, které využívá při optimalizaci konstrukčních návrhů pro konkrétní provozní podmínky.

Dokáže efektivně převádět složité digitální návrhy do fyzické podoby a zároveň vyvíjí vlastní nástroje pro přípravu a kontrolu tiskových dat. Jeho práce má zásadní význam zejména u projektů, které vyžadují odolné konstrukce, mimořádnou přesnost zpracování a dlouhodobě spolehlivý provoz v extrémních podmínkách.

Tímto se náš seriál Experimenty pro Aleše Svobodu na ISS dostává ke svému závěru. Doufáme, že vám přiblížil nejen fascinující české projekty, ale i to, jak česká věda dokáže překračovat hranice naší planety. Nyní jsme zvědaví na váš názor – který český experiment vás zaujal nejvíce? Napište nám své dojmy do komentářů, rádi si je přečteme!