宇航員太空實(shí)驗(yàn)表明 DNA可在微重力環(huán)境下自我修復(fù)

美國宇航局(NASA)宇航員在太空中進(jìn)行的 CRISPR 實(shí)驗(yàn)首次表明，DNA 可以在微重力環(huán)境下自我修復(fù)。

CRISPR 是“成簇的規(guī)則間隔的短回文重復(fù)序列”縮寫，是一種基因組編輯工具，用于在 DNA 的特定區(qū)域產(chǎn)生斷裂。這項(xiàng)技術(shù)主要涉及使用細(xì)菌中的 Cas 蛋白質(zhì)。為了控制這些蛋白質(zhì)切割 DNA 的位置，科學(xué)家們在 Cas 蛋白質(zhì)中添加了一條特定的 RNA 鏈，并將其插入細(xì)胞中。

以 RNA 為向?qū)?，這種蛋白質(zhì)將沿著 DNA 鏈行進(jìn)，直到找到相應(yīng)的序列并進(jìn)行切割。在地球上，這種先進(jìn)的方法已經(jīng)被用于編輯醫(yī)療領(lǐng)域的植物、動物和人類細(xì)胞的基因?，F(xiàn)在 CRISPR 技術(shù)已經(jīng)交付給國際空間站，它的能力也得到了擴(kuò)展。

作為“Genes In Space-6”實(shí)驗(yàn)的一部分，國際空間站 (ISS) 上的宇航員在普通酵母的 DNA 中制造了斷裂，然后分析了其自我修復(fù)過程。

在實(shí)驗(yàn)過程中，酵母的 DNA 被切斷了兩條鏈，造成了嚴(yán)重的損害。研究人員說，CRISPR 被引入太空，并在國際空間站上進(jìn)行第一次成功的基因組操作，擴(kuò)大了未來 DNA 修復(fù)實(shí)驗(yàn)的可能性。

“Genes In Space-6”實(shí)驗(yàn) 2018 年由明尼蘇達(dá)州的四名學(xué)生提出，當(dāng)時(shí)他們參加全美競賽，要求七年級到十二年級的孩子設(shè)計(jì) DNA 分析實(shí)驗(yàn)?？紤]到宇航員在太空中患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)增加，奧爾蒂(Aarthi Vijayakumar)、米歇爾(Michelle Sung)、麗貝卡(Rebecca Li)以及大衛(wèi)(David Li)設(shè)計(jì)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

在太空中遭受到的輻射增加有可能損害人類的 DNA。在地球上，人體可以通過添加和刪除 DNA 堿基來修復(fù)這種斷裂，或者在不改變兩個(gè)片段的情況下重新連接它們。然而，在“Genes In Space-6”實(shí)驗(yàn)之前，這些過程在微重力下還沒有被研究過。

該研究的合著者、NASA 下屬約翰遜太空中心微生物學(xué)家莎拉?華萊士 (Sarah Wallace) 在一份聲明中說：“了解一種修復(fù)方式是否不太容易出錯(cuò)具有重要意義。”

這些知識對宇航員可能是有益的，比如幫助任務(wù)規(guī)劃者確定是否需要更多的輻射防護(hù)。根據(jù)華萊士的說法：“重要的是要了解輻射情況，以確保機(jī)組人員正受到保護(hù)，并幫助他們以最好的方式康復(fù)。

在國際空間站上擁有這項(xiàng)技術(shù)意味著，科學(xué)家可以分析在太空中遭受破壞的 DNA，而不是依賴于從地球上被切割后送上空間站的樣本。研究人員說，雖然 CRISPR 在太空中的使用原則相同，但它們需要針對太空環(huán)境進(jìn)行量身定做。

該研究的主要作者薩拉?隆美爾 (Sarah Rommel) 也是約翰遜太空中心的微生物學(xué)家，她在聲明中表示：“我們不能把地球上的東西不經(jīng)任何改變就送入太空，因?yàn)槲覀儽仨毐ＷC機(jī)組人員和船上所有環(huán)境生命系統(tǒng)的安全。例如，我們?yōu)檎麄€(gè)過程提供定制工具包，著眼于如何使用最少的安全材料獲得最好的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。”

隆美爾補(bǔ)充說：“我們已經(jīng)可以證實(shí)，在太空中做這類研究并不太復(fù)雜。試驗(yàn)按照計(jì)劃進(jìn)行，并展示了預(yù)期結(jié)果。”

華萊士認(rèn)為，要完全了解 DNA 在太空中的修復(fù)過程，還需要做更多的工作。但她強(qiáng)調(diào)，“Genes In Space-6”試驗(yàn)取得了成功。展望未來，“在太空中建立完整的分子實(shí)驗(yàn)室將會讓我們在那里完成更多的研究。”

關(guān)鍵詞： 宇航員 太空實(shí)驗(yàn) DNA 微重力環(huán)境