L'astronaute de la NASA Kate Rubins pose pour une photo avec le dispositif minION lors de la première initialisation de l'échantillon de l'enquête du séquenceur biomoléculaire. Crédit :NASA
S'appuyant sur la capacité de séquencer l'ADN dans l'espace et sur des enquêtes antérieures, Genes in Space-3 est une collaboration pour préparer, séquencer et identifier des organismes inconnus, entièrement de l'espace. Lorsque l'astronaute de la NASA Kate Rubins a séquencé l'ADN à bord de la Station spatiale internationale en 2016, cela a changé la donne. Ce tout premier séquençage de l'ADN dans l'espace faisait partie de l'enquête sur le séquenceur de biomolécules.
Bien que ce ne soit pas aussi excitant qu'un film de science-fiction peut le décrire, les murs et les surfaces de la station spatiale connaissent une croissance microbienne de temps en temps. Actuellement, le seul moyen d'identifier les contaminants est de prélever un échantillon et de le renvoyer sur Terre.
"Nous avons eu une contamination dans des parties de la station où des champignons ont été vus en croissance ou du biomatériau a été retiré d'une conduite d'eau bouchée, mais nous n'avons aucune idée de ce que c'est jusqu'à ce que l'échantillon revienne au laboratoire, " dit Sarah Wallace, Microbiologiste de la NASA et chercheur principal du projet au Johnson Space Center de l'agence à Houston.
« Sur l'ISS, nous pouvons régulièrement nous réapprovisionner en désinfectants, mais alors que nous nous déplaçons au-delà de l'orbite terrestre basse où la capacité de réapprovisionnement est moins fréquente, savoir quoi désinfecter ou pas devient très important, " dit Wallace.
Développé en partenariat par le Johnson Space Center de la NASA et Boeing, cette enquête parrainée par l'ISS National Lab associera deux éléments de la technologie de vol spatial existante, miniPCR et le MinION, changer ce processus, permettant de préparer les premiers échantillons biologiques inconnus, séquencés puis identifiés dans l'espace.
L'astronaute de la NASA Kate Rubins est non seulement devenue la première personne à séquencer l'ADN dans l'espace, mais elle a séquencé plus d'un milliard de bases pendant son séjour à bord de la station spatiale. Crédit :NASA
Le dispositif miniPCR (Polymerase Chain Reaction) a été utilisé pour la première fois à bord de la station lors de Genes in Space-1, et, bientôt des enquêtes sur Genes in Space-2, expériences conçues par des étudiants dans le cadre du programme Genes in Space. Genes in Space-1 a démontré avec succès que l'appareil pouvait être utilisé en microgravité pour amplifier l'ADN, un processus utilisé pour créer des milliers de copies de sections spécifiques d'ADN. La deuxième enquête est arrivée à la station spatiale le 22 avril, et sera testé cet été.
Vient ensuite l'enquête sur le séquenceur de biomolécules, qui a testé avec succès la capacité du MinION à séquencer des brins d'ADN préparé par la Terre dans un laboratoire en orbite.
"Ce que fait le couplage de ces différents appareils, c'est de nous permettre d'amener le laboratoire aux échantillons, au lieu de devoir apporter les échantillons au laboratoire, " a déclaré Aaron Burton, Biochimiste de la NASA et co-investigateur de Genes in Space-3.
Les membres d'équipage prélèveront un échantillon à l'intérieur de la station spatiale pour être cultivé à bord du laboratoire en orbite. L'échantillon sera ensuite préparé pour le séquençage, dans un processus similaire à celui utilisé lors de l'enquête Genes in Space-1, en utilisant la miniPCR et enfin, séquencés et identifiés à l'aide du dispositif MinION.
Etudiante Anna-Sophia Boguraev, lauréat du concours Gènes dans l'espace, est illustré avec le périphérique miniPCR. La miniPCR sera utilisée avec le minION pour préparer, séquencer et identifier un micro-organisme du début à la fin à bord de la station spatiale. Crédit :NASA
"L'ISS est très propre, " dit Sarah Stahl, microbiologiste et scientifique de projet. "Nous trouvons beaucoup de micro-organismes associés à l'homme - beaucoup de bactéries communes telles que Staphylococcus et Bacillus et différents types de champignons familiers comme Aspergillus et Penicillium."
En plus d'identifier les microbes dans l'espace, cette technologie pourrait être utilisée pour diagnostiquer les blessures ou les maladies des membres d'équipage en temps réel, aider à identifier la vie basée sur l'ADN sur d'autres planètes et aider à d'autres enquêtes à bord de la station.
"Le processus Genes in Space-3 augmentera la capacité scientifique de l'ISS en facilitant la recherche de pointe en biologie moléculaire pour les chercheurs actuels et futurs de l'ISS, " a déclaré Kristen John, Ingénieur aérospatial de la NASA et ingénieur de projet Genes in Space-3. "L'équipe s'est fortement concentrée sur la génération d'un catalogue certifié pour les vols spatiaux d'articles et de réactifs de laboratoire généraux, et développer des méthodes communes et des conditions de réaction facilement personnalisables pour la miniPCR et le MinION afin de permettre à d'autres chercheurs de l'ISS d'utiliser cette technologie. »
Ce processus donnera aux scientifiques au sol un accès en temps réel aux expériences en cours dans l'espace, permettant une plus grande précision et une utilisation plus efficace du temps sur la station spatiale.
"Si vous pouviez obtenir un instantané des signatures moléculaires de vos recherches telles qu'elles se déroulaient sur l'ISS, comment changeriez-vous votre expérience ?", a déclaré Wallace. "Voulez-vous modifier vos points temporels ? Fournir un nutriment différent? Modifier les conditions de croissance ? Vous pouvez imaginer comment, si vous aviez ces données, vous pouvez ajuster votre expérience pour améliorer les connaissances acquises."
Plus proche de la maison, ce processus peut être utilisé pour fournir un diagnostic en temps réel des virus dans les régions du monde où l'accès à un laboratoire peut ne pas être possible.
