Готовимся к дальним полетам. Астронавты впервые восстановили поврежденную ДНК в космосе

Появление CRISPR/Cas9, революционного метода редактирования генома, открыло возможности для бесчисленных новых методов лечения заболеваний и теперь редактирование генома с помощью CRISPR было успешно продемонстрировано в космосе в рамках программы Genes in Space, говорится в исследовании, опубликованном в среду, 30 июня, сообщает vice.com

Эксперимент был разработан miniPCR bio, медико-биологической компанией, базирующейся в Массачусетсе, вместе с аэрокосмическим гигантом Boeing и был проведен на дрожжевых клетках астронавтами Кристиной Кох, Ником Хегью и Дэвидом Сен-Жаком во время их экспедиции на МКС в 2019 году.

Полные результаты, впервые опубликованные в среду, 30 июня, показали, что ДНК можно разделить с помощью инструментов для редактирования генов, а затем наблюдать, как она восстанавливается, с помощью космической техники, которая поможет подготовить будущих астронавтов к миссиям в дальний космос.

"Это кульминационный момент командных усилий, которые мы начали еще в 2014 году, когда программа Genes in Space была созадана Boeing и miniPCR bio", — говорит Себастьян Крейвс, соучредитель miniPCR bio и Genes in Space.

Этот проект, известный как Genes-in-Space-6, был детищем четырех старшеклассников из Миннесоты, которые являются соавторами нового исследования. Первоначально старшеклассники предложили идею использования CRISPR в качестве экспериментальной платформы для изучения механизмов восстановления ДНК в условиях микрогравитации в 2018 году. Крейвс и его коллеги заручились поддержкой исследователей из Космического центра Джонсона NASA и Института Уайтхеда Массачусетского технологического института, чтобы воплотить идею в реальность.

Ученые годами изучали влияние космической среды на ДНК, потому что эта тема очень важна для здоровья космонавтов, которые однажды могут отправиться в межпланетные путешествия. Здесь, на Земле, атмосфера в основном защищает нас от вредного излучения Солнца и других космических объектов, но любой экипаж, путешествующий в течение месяцев или лет в космосе, будет подвержен этим факторам окружающей среды, которые могут повредить их ДНК и создать серьезную угрозу для здоровья, говорят ученые.

Эксперимент Genes-in-Space-6 предоставил основу для изучения того, как поврежденная ДНК может восстанавливаться в космосе. Крейвс говорит, что исследование "еще не дает достаточно данных, чтобы сделать окончательные выводы о природе восстановления ДНК в космосе", а скорее "предоставило доказательство концепции, что контролируемое восстановление ДНК осуществимо в космосе с использованием современных генетических инструментов".

"Астронавты могут вызвать повреждения ДНК контролируемым образом, используя систему редактирования генов CRISPR, что позволяет нам нацелить повреждение ДНК на ген, который при нарушении и восстановлении приведет к видимому изменению цвета в клетках", — говорит Крейвс.

"Это цветовое изменение позволило астронавтам сообщить, что методика работает, но необходимы дополнительные исследования, подобные этому, чтобы окончательно ответить на вопрос, есть ли какие-либо различия в способах восстановления клетками своей ДНК в космосе по сравнению с тем, как они это делают здесь, на Земле", — говорит Крейвс.

Помимо смягчения вредного воздействия космических путешествий на астронавтов, будущие эксперименты по редактированию генов в космосе могут помочь в разработке новых методов производства полезных белков или лекарств на борту во время длительного космического полета.

"Способность изменять и генетически создавать организмы в космосе представляет собой значительный шаг вперед и может позволить провести множество исследований в будущем", — говорит Крейвс.

"Мы многого не знаем о том, как клетки реагируют на различные виды повреждений ДНК, когда они находятся в космосе", — говорит Крейвс. "Более подробные исследования могут предоставить более детальное представление о том, как клетки реагируют на различные формы излучения, с которыми мы столкнемся по мере того, как будем путешествовать все дальше в космос, и могут предоставить информацию о способах снижения рисков межпланетных путешествий".