人類或許無法做到在太空中正確打嗝,但我們現在可以編輯基因組。 國際太空站 (ISS) 上的太空人首次使用 CRISPR-Cas9 編輯啤酒酵母的 DNA。
我們的目標不是創造超級太空酵母。 太空人正在研究 DNA 修復機制如何在太空中發揮作用,因此他們在許多地方剪斷了真菌的遺傳密碼,以模擬輻射損傷。
“損壞實際上發生在太空站上,分析也發生在太空中,”艾米麗·格里森說的小型PCRBio,設計國際太空站 DNA 實驗室的公司。 “我們想了解太空中的 DNA 修復方法是否與地球上不同。”
太空其實是一個非常危險的地方,輻射是最大的問題之一。
儘管國際太空站的平均高度為 408 公里(253 英里),但仍受到地球磁場的保護,但在船上的六個月內,太空人平均受到約為人類輻射的30倍地球上一年內接收。
有充分證據表明,太空輻射使國際太空站太空人有放射病的風險,以及增加長期風險、退化性疾病和中樞神經系統問題。
為了一個使命,這將比在地球保護罩之外度過的六個月長得多,輻射危害會增加。 因此,弄清楚 DNA 如何從輻射損傷中自我修復可能非常有用。
因此,國際太空站機組人員進行了實驗:他們利用了 CRISPR-Cas9 的強大功能,這是一種熱門的基因編輯技術,可以讓科學家用相當於分子手術刀的方式切入 DNA 程式碼。 (您可以在這裡閱讀有關 CRISPR 的更多信息.)
這個實驗的想法最初是由 NASA 的學生 David Li、Aarthi Vijayakumar、Rebecca Li 和 Michelle Sung 提出的。太空中的基因比賽。 他們實驗設計的目標是在酵母的兩條 DNA 鏈中引入斷裂釀酒酵母,模擬對生物體的潛在輻射損傷。
在太空站上,美國太空總署太空人克里斯蒂娜·科赫和尼克·黑格進行了實驗,成功編輯了基因組。 然後,讓酵母修復對其 DNA 造成的損傷。
透過比較損傷修復週期前後酵母 DNA 的分子結構,科學家可以觀察分子結構是否有任何變化,這表明 DNA 修復是否引入了任何遺傳錯誤。
為了進行這些比較,修復後的 DNA 使用 miniPCR 中的聚合酶鍊式反應 (PCR) 過程進行了多次複製熱循環機。 然後,第二個設備稱為奴才用於對 DNA 進行定序。
結果尚未在已發表的論文中報道,但目前它加入了可在太空中使用的令人興奮的遺傳學工具列表,其中包括基因測序,這是2016年首次演出,PCR,也是在2016年,和 RNA 定序,去年達到的里程碑。
“調查將告訴我們的一件事是,我們可以在太空中做這些事情,”格里森說。
“最終,我們可以利用這些知識來幫助保護宇航員在長途航行中免受宇宙輻射造成的 DNA 損傷,並實現太空中的基因組編輯。”