如果人類注定要進入深空，則他們需要了解太空環(huán)境會改變健康狀況，包括衰老和抗生素耐藥性。NASA的一個新項目可能會有所幫助。它旨在開發(fā)用于研究“組學”(對人類健康至關(guān)重要的微生物學領(lǐng)域)的技術(shù)。Omics包括對基因組，微生物組和蛋白質(zhì)組學的研究。

Omics in Space項目由位于加利福尼亞州帕薩迪納市的NASA噴氣推進實驗室領(lǐng)導。該項目最近由宇航局太空健康轉(zhuǎn)化研究所資助， 為期四年的研究。在那段時間里，NASA希望為國際空間站(ISS)上的儀器開發(fā)3D可打印設計，該設計可以處理諸如血液樣本之類的液體而不會溢出微重力。這些工具可使宇航員分析生物樣品而無需將其送回地球。

了解細菌如何影響機組人員的健康，或基因如何影響衰老和疾病，可以確保長期執(zhí)行火星及以后任務的安全性。

太空中沒有隔夜郵件

NASA已經(jīng)通過微生物追蹤1實驗等方法研究了組學，該 實驗檢查了空間站上的微生物多樣性。但是目前無法在站上處理樣本，因此必須將其發(fā)送到地球。

太空中的Omics項目首席研究員JPL的Kasthuri Venkateswaran說，從采樣到完成分析之間可能要花費幾個月的時間。

Venkateswaran說：“去太空時，您沒有隔夜的郵件。” “您必須自己進行所有分析。該項目將開發(fā)一種自動化的系統(tǒng)，以最少的人員干預即可研究分子生物學。”

由AI Biosciences設計的自動DNA提取器。NASA的一個新項目試圖修改此提取器中的塑料盒，以便可以在國際空間站上進行3D打印。試劑盒設計依賴于多個孔，可將DNA樣品浸入其中。每個孔中的液體會純化樣品，并準備通過MinION DNA測序儀進行分析。圖片來源：AI Biosciences

制備樣品的最大挑戰(zhàn)之一是在微重力下處理流體。宇航員收集各種樣本，包括自己的唾液和血液，以及從國際空間站壁上擦去的微生物。然后必須將這些樣品與水混合，以便可以將它們注入儀器中進行分析。如果沒有適當?shù)墓ぞ?，樣品可能會溢出，漂浮或形成可能損害結(jié)果的氣泡。

去年，宇航局邁出了重要一步，首次對太空中的DNA進行了 測序。宇航員使用了由牛津納米孔技術(shù)公司開發(fā)的微型手持測序工具MinION。

Omics in Space將通過開發(fā)自動DNA / RNA提取器來為這一成功奠定基礎(chǔ)，該提取器將為MinION設備準備樣品。該提取器的關(guān)鍵部分是3D可打印塑料盒，需要從樣品中提取核酸以進行MinION測序。

JPL的博士后研究員，太空Omics合研究員Camilla Urbaniak說，所有這些技術(shù)都已在地球上進行了測試。

Urbaniak說：“我們正在利用地球上的東西來分析DNA，并將所有步驟整合到一個自動化系統(tǒng)中。” “新功能是我們正在開發(fā)一站式服務，可以提取和處理所有這些樣品。”

太空健康的未來

先前的組學研究表明，在ISS上居住后，宇航員的免疫系統(tǒng)趨于減弱?？茖W家不確定為什么。

表觀遺傳學領(lǐng)域研究基因如何表達，包括人類的年齡，可以幫助解釋微重力和宇宙射線如何影響我們的DNA。

但是太空中的Omics不僅涉及前往國際空間站的人類乘客。還有人類和貨物所載有的微生物，它們會積聚在航天器上。

該項目的另一位共同研究人員JPL的Nitin Singh說：“我們需要匯總一個沿著太空飛行的微生物的'乘客清單'。” “然后，宇航員可以檢測到遺傳標記，揭示這些微生物是有幫助還是有害的-這些乘客所帶來的'行李'。”

該項目的共同研究人員JPL的Ganesh Mohan表示，在長途航行中，能夠?qū)C組人員環(huán)境的變化做出響應至關(guān)重要。他將致力于檢測病原微生物。

“您可以實時查看是否有可能有害的微生物數(shù)量在增加。如果需要的話，我們可以采取行動來抵制這些微生物。”莫漢說。

太空中的Omics項目由NASA的太空健康轉(zhuǎn)化研究所資助，該研究所與德克薩斯州休斯敦的貝勒醫(yī)學院共同運營。該研究所由宇航局的人類研究計劃監(jiān)督。