Astronauci z powodzeniem demonstrują naprawę DNA w kosmosie za pomocą technologii CRISPR

Reklama

ndz., 09/19/2021 - 23:15 -- MagdalenaL

Astronautka z NASA Christina Koch pracuje nad eksperymentem Genes In Space-6 na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. (Źródło zdjęcia: NASA)

Eksperyment ten może wspomóc długie podróże kosmiczne.

Pierwszy eksperyment CRISPR, który miał miejsce w kosmosie pokazuje, że DNA można naprawiać w mikro grawitacji.

W ramach eksperymentu „Genes In Space-6” astronauci na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) stworzyli przerwy w DNA drożdży, a następnie przeanalizowali, w jaki sposób naprawia się.

Podczas badania DNA drożdży zostało pocięte na obu niciach, aby spowodować znaczne uszkodzenia. W niedawnym artykule opublikowanym w czasopiśmie „PLOS One” naukowcy wyjaśnili, w jaki sposób DNA zostało przywrócone do pierwotnego stanu. Jak stwierdzili naukowcy - wprowadzenie CRISPR w kosmos i pierwsza udana manipulacja genomem na ISS rozszerza możliwości przyszłych eksperymentów naprawy DNA.

Genes In Space-6 zostało zaproponowane przez czterech studentów z Minnesoty w ramach ogólnokrajowego konkursu w 2018 r., w którym dzieci w klasach od siódmej do dwunastej rzuciły wyzwanie zaprojektowaniu eksperymentu z analizą DNA. Aarthi Vijayakumar, Michelle Sung, Rebecca Li i David Li zaprojektowali eksperyment z myślą o zwiększonym ryzyku raka u astronautów.

Zwiększone narażenie na promieniowanie w kosmosie może doprowadzić do uszkodzenia ludzkiego DNA. Na Ziemi organizm może naprawiać pęknięcia w podwójnych niciach poprzez dodawanie i usuwanie zasad DNA lub ponowne łączenie ze sobą dwóch z nich. Jednak przed eksperymentem Genes In Space-6 procesy te nie były badane w warunkach mikro grawitacji.

„Zrozumienie, czy jeden rodzaj naprawy jest mniej podatny na błędy, niż inny jest bardzo ważne” – powiedziała w oświadczeniu współautorka badania Sarah Wallace, mikrobiolog z NASA Johnson Space Center (JSC) w Houston. (Czterej studenci z Minnesoty również są jego współautorami.)

Taka wiedza może być korzystna dla astronautów – na przykład pomagając osobom planującym misje w określeniu, czy wymagane jest zwiększenie ochrony przed promieniowaniem. Według Wallace „zrozumienie tego jest wyjątkowo ważne, gdyż dzięki temu możemy być pewni, że chronimy załogę i pomagamy jej odzyskać siły w najlepszy możliwy sposób”.

Skrót CRISPR oznacza „Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats” (Zgrupowane regularnie rozmieszczone krótkie powtórzenia palindromiczne) i jest narzędziem do edycji genomu używanym do tworzenia przerw w określonych obszarach DNA. Technologia ta wykorzystuje białka w bakteriach zwane białkami Cas. Aby kontrolować, gdzie te białka przecinają DNA, naukowcy dodają specyficzną nić RNA do białka Cas i wstawiają je do komórki.

Używając RNA jako przewodnika, białko to będzie podróżować wzdłuż nici DNA, aż znajdzie odpowiednią sekwencję i dokona cięcia. Na Ziemi ta zaawansowana metoda została wykorzystana do edycji genów roślin, zwierząt i komórek ludzkich w sektorze medycznym. Teraz, gdy technologia CRISPR została dostarczona do ISS, jej możliwości zostały rozszerzone.

Astronauta z NASA Nick Hague używa sprzętu miniPCR do zbadania, w jaki sposób promieniowanie kosmiczne uszkadza DNA. (Źródło zdjęcia: NASA)

 

Posiadanie tej technologii na ISS oznacza, że naukowcy mogą analizować DNA, które uległo uszkodzeniu w kosmosie, zamiast polegać na próbkach wysyłanych na stacje z Ziemi. Chociaż zasady CRISPR w kosmosie są takie same, należy je dostosować do warunków panujących w kosmosie - stwierdzili naukowcy.

„Nie możemy po prostu wziąć tego, co mamy na Ziemi w kosmos, ponieważ musimy zapewnić bezpieczeństwo załodze i wszystkim systemom życia na pokładzie” – powiedziała główna autorka badania Sarah Rommel, również mikrobiolog z JSC w tym samym oświadczeniu. „Stworzyliśmy własne niestandardowe zestawy do całego procesu, sprawdzając przy tym, jak wykorzystać najmniejszą ilość najbezpieczniejszych materiałów i nadal uzyskać jak najlepszy rezultat”.

„Potwierdziliśmy, że nie jest to bardziej skomplikowane w kosmosie, niż na Ziemi” – dodała Rommel. „Działa zgodnie z zamierzeniami i robił to, co ma robić”.

Wallace uważa, że potrzeba więcej pracy, aby w pełni zrozumieć proces naprawy DNA w kosmosie, ale podkreśliła, że eksperyment Genes In Space-6 zakończył się sukcesem. Patrząc w przyszłość, powiedziała, iż „posiadanie całego laboratorium molekularnego w kosmosie znacznie poszerzy nasze możliwości”.

Autor: 
Ailsa Harvey / tłum. Weronika Florko

Reklama