L'équipe d'étudiants qui a développé l'expérience Genes in Space 6. De gauche à droite :David Li, Aarthi Vijayakumar, Michelle Sung, et Rebecca Li. Crédit :Boeing
L'atmosphère terrestre protège la vie au sol du rayonnement cosmique qui peut endommager l'ADN. Les astronautes dans l'espace n'ont pas une telle protection, et cela les met en danger. Une enquête sur la Station spatiale internationale examine les dommages et la réparation de l'ADN dans l'espace afin d'aider à protéger la santé à long terme des voyageurs spatiaux.
Un organisme porte toute son information génétique dans son acide désoxyribonucléique ou ADN. Ce schéma directeur de la vie prend la forme de séquences spécifiques de bases azotées :adénine, cytosine, guanine, et thymine, représenté par les lettres A, C, G et T.
Un type de dommages à l'ADN est la cassure double brin, essentiellement une coupure à travers les deux brins d'ADN. Les cellules réparent ces cassures presque immédiatement, mais peut faire des erreurs, insérer ou supprimer des bases d'ADN et créer des mutations. Ces mutations peuvent entraîner des maladies telles que le cancer. Genes in Space-6 examine le mécanisme spécifique utilisé par les cellules pour réparer les cassures double brin dans l'espace.
L'enquête emmène des cellules de la levure Saccharomyces cerevisiae vers la station spatiale, où les astronautes causent un type spécifique de dommages à son ADN à l'aide d'un outil d'édition du génome connu sous le nom de CRISPR-Cas9. Les astronautes permettent aux cellules de réparer ces dommages, puis faire de nombreuses copies de la section réparée en utilisant un processus appelé réaction en chaîne par polymérase (PCR) avec un appareil embarqué, la miniPCR. Un autre appareil, Serviteur, est ensuite utilisé pour séquencer la section réparée de l'ADN dans ces copies. Le séquençage montre l'ordre exact des bases, révélant si la réparation a restauré l'ADN dans son ordre d'origine ou a fait des erreurs.
L'équipe d'étudiants Genes in Space-6. Crédit :GENES DANS L'ESPACE
L'enquête représente un certain nombre de premières, y compris la première utilisation de l'édition génétique CRISPR-Cas9 sur la station spatiale et la première fois que les scientifiques évaluent l'ensemble du processus de dommages et de réparation dans l'espace.
"Les dommages se produisent en fait sur la station spatiale et l'analyse se produit également dans l'espace, " a déclaré l'un des enquêteurs de miniPCR Bio, Emilie Gleason. "Nous voulons comprendre si les méthodes de réparation de l'ADN sont différentes dans l'espace que sur Terre."
Cette enquête fait partie du programme Genes in Space. Fondée par miniPCR et Boeing, le programme met les étudiants au défi de proposer des expériences d'ADN dans l'espace qui impliquent l'utilisation de la technique PCR et du dispositif miniPCR sur la station. Les étudiants soumettent des idées en ligne, et le programme choisit cinq finalistes. Ces finalistes sont jumelés à un scientifique mentor qui les aide à transformer leur idée en une présentation pour la conférence sur la recherche et le développement de l'ISS. Un panel de juges sélectionne une expérience proposée pour voler vers la station spatiale.
"Nous voulons inspirer les étudiants à penser comme des scientifiques et leur donner l'opportunité de vivre une expérience scientifique authentique qui ne leur coûte rien, " dit Gleason. Plus de 550 équipes d'étudiants ont soumis des idées l'année dernière. L'équipe d'étudiants de l'enquête Genes in Space-6 comprend Michelle Sung, Rébecca Li, et Aarthi Vijayakumar au lycée Mounds View à Arden Hills, Minnesota, et David Li, maintenant étudiant de première année au Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge, Massachusetts. Leur mentor est Kutay Deniz Atabay au MIT.
L'appareil miniPCR, utilisé pour faire plusieurs copies d'un brin particulier d'ADN dans l'espace. Crédit :NASA
Parmi les autres enquêteurs, citons Sarah E. Stahl et Sarah Wallace du groupe de microbiologie du Johnson Space Center de la NASA à Houston; G. Guy Bushkin, Institut Whitehead pour la recherche biomédicale, Cambridge; Mélissa L. Boyer, Teresa K. Tan, Kevin D. Foley, et D. Scott Copeland chez Boeing; et Ezequiel Alvarez Saavedra, Gleason, et Sebastian Kraves chez Amplyus LLC, à Cambridge. Amplyus est la société mère de miniPCR Bio.
"Une chose que l'enquête nous dira, c'est que oui, nous pouvons faire ces choses dans l'espace, " a déclaré Gleason. " Nous nous attendons à voir la levure utiliser la méthode de réparation sans erreur plus fréquemment, c'est ce que nous voyons sur Terre; mais nous ne savons pas avec certitude s'il en sera de même ou non. Finalement, nous pouvons utiliser ces connaissances pour aider à protéger les astronautes des dommages à l'ADN causés par le rayonnement cosmique lors de longs voyages et pour permettre l'édition du génome dans l'espace. »
Les procédures utilisées dans cette enquête peuvent également avoir des applications pour protéger les personnes contre les rayonnements et autres dangers dans des endroits éloignés et difficiles sur Terre.
