NASA chce dowiedzieć się, co grozi nam w podróży na Marsa dlatego edytuje DNA drożdży
Nie jest to może spacer po Księżycu, ale nie wszystkie kosmiczne misje muszą być tak spektakularne. Załodze Międzynarodowej Stacji Kosmicznej udało się zmodyfikować DNA drożdży. Zapewne zastanawiacie się skąd ten pomysł?
Pomysł ten po raz pierwszy zaproponowali studenci David Li, Aarthi Vijayakumar, Rebecca Li i Michelle Sung w ramach konkursu NASA Genes in Space. Celem ich projektu eksperymentalnego było przerwanie obu nici DNA drożdży Saccharomyces cerevisiae przy pomocy metody CRISPR/Cas9, tak aby zasymulować potencjalne uszkodzenie organizmu przez kosmiczne promieniowanie.
Edycja DNA w kosmosie
Pomysł ten zyskał aprobatę NASA, która zatwierdziła jego wykonanie na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Za całą procedurę odpowiedzialni byli Christina Koch i Nick Hague. Według raportu udostępnionego przez NASA, zabieg na drożdżach przebiegł pomyślnie. Nie było w nim zresztą nic skomplikowanego. Zadanie astronautów polegało na bardzo precyzyjnym przecięciu obu nici DNA drożdży. Zastosowana tutaj metoda CRISPR/Cas-9 możemy porównać obrazowo do molekularnego skalpela. To jednak dopiero początek eksperymentu.
Jego najważniejsza faza właśnie się odbywa. Chodzi oczywiście o naturalną zdolność nici DNA do korekcji takiej usterki. Naukowcy chcą w ten sposób sprawdzić, czy kod genetyczny, odpowiedzialny za życie na Ziemi jest w stanie naprawić się w przestrzeni kosmicznej w ten sam sposób, w jaki dzieje się to na Ziemi.
Porównanie struktury molekularnej DNA drożdży przed i po cyklu naprawy uszkodzeń pozwoliłoby naukowcom zaobserwować, czy nastąpiły jakiekolwiek zmiany w strukturze molekularnej. Tym samym dowiedzielibyśmy się, czy naprawa DNA wprowadziła jakiekolwiek błędy genetyczne.
Aby przeprowadzić te porównania, naprawione DNA był wielokrotnie kopiowane za pomocą procesu zwanego reakcją łańcuchową polimerazy (PCR) w termocyklerze miniPCR. Następnie każda kopia przeszła proces sekwencjonowania, przeprowadzonego za pomocą MinION, urządzenia dzięki któremu w 2016 r. po raz pierwszy udało nam się zsekwencjonować DNA na orbicie.
Na wyniki aktualnego eksperymentu będziemy musieli jeszcze trochę poczekać.
Skąd mogą wynikać różnice?
Międzynarodowa Stacja Kosmiczna nie jest chroniona tak dobrze przed promieniowaniem, jak powierzchnia naszej planety. Orbitując na wysokości 408 kilometrów łapie się ona co prawda na ochronę, zapewnianą przez magnetosferę naszej planety, ale na takiej wysokości nie jest ona już tak skuteczna.
Dlatego zresztą NASA określiła górny limit promieniowania, jaki może przyjąć astronauta przed końcem swojej kariery. Wynosi on, zależnie od wieku i płci od 800 do 1200 milisiwertów. Według badań, taka dawka zwiększa ryzyko zachorowania na nowotwór o 3 proc. Przebywając na Ziemi, dojście do takiego poziomu większości z nas absolutnie nie grozi. Przyjmuje się bowiem, że statystyczny mieszkaniec naszej planety przyjmuje ok. 6 milisiwertów promieniowania rocznie.
Tymczasem Scott Kelly, astronauta, który spędził 340 dni na orbicie w ramach misji Year in space, w ciągu niecałego roku przyjął ok. 72 milisiwerty, stacjonując na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, chronionej przez naszą magnetosferę. W przypadku planowanej, załogowej misji na Marsa dawka ta będzie kilkukrotnie większa. Dlatego też, przed wysłaniem ludzi na Czerwoną Planetę, NASA chce dowiedzieć się wszystkiego o ryzyku z tym związanym.
