L'immunologiste de la NASA Hawley Kunz effectue une évaluation en microgravité des étapes de pipetage nécessaires à la purification terrestre des cellules. Crédit :NASA
Tout comme les premiers explorateurs, Les enquêteurs de la NASA Twins Study s'aventurent dans un nouveau territoire. Mener des recherches en omique humaine sur des astronautes jumeaux dans le cadre de la mission d'un an qui a eu lieu à bord de la Station spatiale internationale est l'une de ces entreprises. À mesure que la technologie évolue, la recherche évolue également. La NASA évalue des techniques de recherche plus efficaces et innovantes pour préparer le voyage vers Mars.
Une pensée innovante pourrait améliorer la façon dont les échantillons biologiques sont traités et transportés de l'espace vers les laboratoires de recherche sur Terre pour de futures études. Cette réflexion a été incitée par des chercheurs du Human Research Program (HRP) de la NASA et des chercheurs de Twins Study à Johns Hopkins Medicine.
Les échantillons fraîchement isolés donnent de meilleurs résultats que les cellules isolées d'échantillons congelés renvoyés sur Terre depuis le laboratoire en orbite. Le pipetage d'échantillons frais à température ambiante et l'isolation des cellules sur la station spatiale éliminent également le besoin d'une logistique de transport rapide, et permet un échantillonnage plus fréquent. Une fois les cellules isolées, les échantillons peuvent être congelés de manière viable et être renvoyés sur n'importe quel véhicule de transfert à tout moment pour une analyse plus approfondie.
Sur un avion utilisé comme analogue de vol parabolique pour créer de courtes périodes de microgravité simulée, Les chercheurs de l'étude sur les jumeaux, le Dr Andrew Feinberg et Lindsay Rizzardi de Johns Hopkins Medicine ont testé une théorie selon laquelle les liquides pourraient être transférés en toute sécurité en microgravité à l'aide d'une pipette, qui est mince, tube de mesure gradué. Auparavant, les chercheurs pensaient que le transfert de fluides biologiques dans l'espace pouvait présenter des risques pour le contrôle précis de l'échantillon.
Des immunologistes de la NASA et des chercheurs d'études sur les jumeaux de Johns Hopkins Medicine testent des techniques de pipetage et d'isolement cellulaire en microgravité simulée lors d'un vol parabolique. De gauche à droite, Hawley Kunz, Lindsay Rizzardi, Dr Andy Feinberg, Brian Crucian. Crédit :NASA
"Cet analogue a démontré que le pipetage de fluides ouverts est relativement simple et facilement contrôlable et que toutes les étapes de transfert de fluide associées à la centrifugation peuvent être répliquées en microgravité, " Feinberg a déclaré. "Quand il s'agit de matériel génétique, la recherche nécessite un transfert précis de liquides entre différents types de tubes afin de purifier l'ADN, ARN ou protéine d'échantillons biologiques pour effectuer des analyses moléculaires."
Coïncidant avec la recherche sur le transfert de fluide, la recherche sur l'isolement cellulaire était menée par les immunologistes de la NASA Brian Crucian, Clarence Sams, Hawley Kunz et l'astronaute de la NASA et biologiste moléculaire Kate Rubins. Des chercheurs de la NASA ont testé des protocoles terrestres pour la purification cellulaire en microgravité à l'aide de l'analogue de vol parabolique. Ils ont découvert que l'isolement et la purification des cellules pouvaient tous deux être effectués en microgravité. Rubins a également confirmé certaines de ces découvertes dans l'espace. Ils ont publié leurs recherches avec Feinberg et Rizzardi dans le numéro de juillet 2016 de Microgravité NPJ .
Crucian a dit, « Les procédures de laboratoire pour isoler et purifier les cellules nécessitent généralement une centrifugation en gradient sensible, extraction soigneuse des cellules isolées, et pipetage général ouvert de liquides pour le lavage et le transfert des cellules isolées.
Être capable de transférer des fluides et d'isoler des cellules dans l'espace est important pour diverses raisons. Mars est une distance difficile de la Terre si des diagnostics sont nécessaires pour un membre d'équipage. Permettre aux astronautes de mener plus de recherches humaines de manière indépendante pourrait aider à diagnostiquer une maladie plus rapidement, peut-être sauver une vie en cas d'urgence médicale.
Alors que la NASA se prépare pour son voyage vers Mars, la façon dont les chercheurs manipulent et traitent les échantillons biologiques dans l'espace pourrait changer. Les protocoles validés par les enquêteurs de Johns Hopkins et de la NASA démontrent que des protocoles standards d'isolement cellulaire peuvent en effet être réalisés dans l'espace, quelque chose qui peut permettre certains types de génétique, ou « omiques », recherches à bord de la station spatiale. Les technologies de biologie moléculaire telles que les séquenceurs portatifs continuent d'évoluer repoussant les limites de la recherche scientifique. HRP continuera d'adapter ses méthodologies pour soutenir de nouvelles recherches qui protègent et assurent la sécurité des futurs équipages lors de missions de longue durée tout en ouvrant la porte à des opportunités innovantes.
