На борту Международной космической станции (МКС) впервые применили технологию CRISPR-Cas9 для редактирования ДНК. К счастью или к сожалению, экспериментпроводился не с людьми, а с пивными дрожжами. Задача состояла в том, чтобы понять, как работают механизмы восстановления ДНК в космос.
В ходе эксперимента нити генетического кода гриба разрезали в нескольких местах, чтобы имитировать радиационное повреждение.
«Повреждения ДНК на самом деле происходят на борту МКС, поэтому и анализ этих повреждений тоже проводился в космосе. Мы хотим понять, отличаются ли и насколько отличаются механизмы восстановления ДНК в космосе и на Земле»,
— комментирует Эмили Гисон из компании miniPCR Bio, которая разработала ДНК-лабораторию для МКС.
Космос на самом деле является очень опасным местом, а имеющаяся в нем радиация представляет собой одну из самых больших проблем. Несмотря на то, что находясь на высоте около 400 километров, МКС все еще защищена магнитным полем Земли, за шесть месяцев на борту станции в среднем астронавты подвергаются примерно в 30 раз большему излучению, чем человек за год на Земле. Хорошо известно, что космическое излучение подвергает астронавтов МКС риску развития лучевой болезни, а также повышает долгосрочный риск развития рака, дегенеративных заболеваний и проблем центральной нервной системы.
Для миссии на Марс, которая будет намного дольше, чем шесть месяцев, проведенных вне защитного магнитного слоя Земли, радиационная опасность увеличивается. Поэтому выяснение того, как ДНК восстанавливается от радиационного повреждения, может быть невероятно полезным.
Эксперимент с редактированием ДНК дрожжей на борту МКС проводился астронавтами NASA Кристиной Кох и Ником Хейгом. Затем их оставили в покое, чтобы дать время на самостоятельное восстановление ДНК. Сравнение молекулярной структуры ДНК дрожжей до и после этого цикла восстановления-повреждения, позволило бы наблюдать изменения в молекулярной структуре и отметить любые возможные генетические ошибки.
Для сравнения результатов Кох и Хейг проводили множественное копирование восстановленных цепочек ДНК с помощью метода полимеразной цепной реакции внутри портативного термоциклера, разработанного компанией miniPCR. Затем для секвенирования ДНК они использовали второе устройство компании MinION.
Данные о результатах этого эксперимента еще нигде не публиковались, но они смогут указать были ли восстановлены повреждения ДНК и были ли исправлены какие-либо генетические ошибки или нет.
По словам ученых, в будущем эти знания можно будет использовать чтобы помочь защитить астронавтов от повреждений ДНК, вызванных космическим излучением в дальних путешествиях.
«Да, во-первых, это исследование расскажет нам, возможно ли в принципе делать такие вещи в космосе. В идеале же, мы сможем использовать эти данные для разработки нужных методов защиты астронавтов от повреждения ДНК вследствие длительных космических полетов, обеспечив возможность редактирования генома в космосе», — подытожила Глисон.