La miniPCR est utilisée pour une variété d'investigations génétiques pour aider les astronautes à amplifier rapidement, ou faire des copies de, une seule séquence d'ADN. Crédit :NASA
Que font les astronautes, microbe, et les plantes ont-elles toutes en commun ? Chacun s'appuie sur l'acide désoxyribonucléique (ADN) - essentiellement un code informatique pour les êtres vivants - pour grandir et prospérer.
L'étude de l'ADN dans l'espace pourrait conduire à une meilleure compréhension de l'impact de la microgravité sur les organismes vivants et pourrait également offrir des moyens d'identifier des microbes inconnus dans les engins spatiaux, les humains et les lieux de l'espace lointain que nous cherchons à visiter. La taille microscopique de l'ADN, cependant, peut créer de grands défis pour l'étudier à bord de la Station spatiale internationale.
La plupart des équipements de recherche moléculaire terrestres sont de grande taille et nécessitent des quantités importantes d'énergie pour fonctionner. Ce sont deux caractéristiques qui peuvent être difficiles à supporter à bord du laboratoire en orbite, ainsi, les échantillons de recherche antérieure nécessitant une amplification et un séquençage de l'ADN devaient être stockés dans l'espace jusqu'à ce qu'ils puissent être renvoyés sur Terre à bord d'un vaisseau spatial cargo, en plus du temps nécessaire pour obtenir des résultats.
Cependant, tout cela a changé en quelques années alors que la NASA s'efforçait de trouver de nouvelles solutions pour des tests moléculaires rapides en vol à bord de la station spatiale.
"Nous avons besoin [ed] pour que les machines soient compactes, portable, robuste, et indépendant de beaucoup de production d'énergie pour permettre des tests plus agiles dans l'espace, " L'astronaute de la NASA et biologiste moléculaire Kate Rubins a déclaré dans une liaison descendante en 2016 avec les National Institutes of Health.
L'astronaute de la NASA Ricky Arnold prépare la miniPCR pour Genes in Space-5, un étudiant a conçu une enquête pour étudier les altérations de l'ADN pouvant conduire à un affaiblissement de l'immunité. Crédit :NASA
Le résultat? Une suite avancée d'outils de table et de la taille d'une paume, y compris MinION, miniPCR, et Wet-Lab-2, et plus d'outils et de processus à l'horizon.
Les tests ADN dans l'espace ont décollé en 2016 avec le séquenceur de biomolécules. Composé du séquenceur MinION et d'une tablette Surface Pro 3 pour l'analyse, l'outil a été utilisé pour séquencer l'ADN dans l'espace pour la première fois avec Rubins à la barre.
En 2017, cet outil a été réutilisé pour Genes in Space-3, alors que l'astronaute de la NASA Peggy Whitson a collecté et testé des échantillons de croissance microbienne autour de la station. Aux côtés de MinION, les astronautes ont également testé la miniPCR, un thermocycleur utilisé pour effectuer la réaction en chaîne par polymérase. Ensemble, ces plates-formes ont permis d'identifier pour la première fois des microbes inconnus de la station depuis l'espace.
L'astronaute Kate Rubins travaillant avec Wet Lab-2, un outil pour l'analyse quantitative de l'expression des gènes qui sera testé plus avant cette année. Crédit :NASA
Cette année, ces capacités de test se sont traduites par un portefeuille encore plus solide de recherches axées sur l'ADN pour le programme scientifique rapide du laboratoire en orbite. Par exemple, miniPCR est utilisé pour tester des systèmes immunitaires affaiblis et des altérations de l'ADN dans le cadre d'une enquête conçue par des étudiants connue sous le nom de Genes in Space-5. L'étude espère en révéler davantage sur la santé des astronautes et les changements potentiels liés au stress de l'ADN créés par les vols spatiaux. En outre, L'installation WetLab-2 est une suite d'outils à bord de la station conçue pour traiter des échantillons biologiques pour l'analyse de l'expression génique en temps réel. Plus d'outils pour remplir les opportunités complètes d'études moléculaires sur le laboratoire en orbite se dirigent bientôt vers l'espace.
"La mini révolution a commencé, " dit Sarah Wallace, Investigateur principal de la NASA pour la prochaine enquête sur la technologie d'extraction et de séquençage de biomolécules (BEST). "Ce sont très petits, outils efficaces. Nous avons un laboratoire moléculaire bien équipé sur la station et des appareils idéalement dimensionnés pour les vols spatiaux."
BEST comparera les tests écouvillon-séquenceur de microbes inconnus à bord de la station spatiale aux méthodes actuelles basées sur la culture.
"Nous voyons des changements dans l'expression des gènes en réponse aux vols spatiaux pour chaque être vivant dans lequel nous l'avons recherché, " a déclaré Wallace. " Étudier ces changements est essentiel pour comprendre les adaptations aux vols spatiaux et offre également la possibilité de découvrir de nouvelles réponses qui pourraient entraîner des traitements de santé alternatifs sur Terre. "
Alors que le réapprovisionnement et le soutien au sol sont disponibles pour les astronautes à bord de la station spatiale, les missions au-delà de l'orbite terrestre basse obligeront les équipages à s'appuyer sur ces nouveaux, des technologies peu encombrantes pour suivre leur état de santé dans le temps et surveiller les risques potentiels pour la santé qui vivent à leurs côtés. Rapide, des processus de séquençage et d'identification fiables pourraient assurer la sécurité des explorateurs lors de missions dans l'espace lointain. Sur Terre, ces technologies peuvent rendre la recherche génétique plus accessible, abordable et mobile.
