8 月 30 日消息，美國宇航局（NASA）宇航員在太空中進行的 CRISPR 實驗首次表明，DNA 可以在微重力環(huán)境下自我修復。
CRISPR 是“成簇的規(guī)則間隔的短回文重復序列”縮寫，是一種基因組編輯工具，用于在 DNA 的特定區(qū)域產(chǎn)生斷裂。這項技術(shù)主要涉及使用細菌中的 Cas 蛋白質(zhì)。為了控制這些蛋白質(zhì)切割 DNA 的位置，科學家們在 Cas 蛋白質(zhì)中添加了一條特定的 RNA 鏈，并將其插入細胞中。
以 RNA 為向?qū)?，這種蛋白質(zhì)將沿著 DNA 鏈行進，直到找到相應(yīng)的序列并進行切割。在地球上，這種先進的方法已經(jīng)被用于編輯醫(yī)療領(lǐng)域的植物、動物和人類細胞的基因。現(xiàn)在 CRISPR 技術(shù)已經(jīng)交付給國際空間站，它的能力也得到了擴展。
作為“Genes In Space-6”實驗的一部分，國際空間站 (ISS) 上的宇航員在普通酵母的 DNA 中制造了斷裂，然后分析了其自我修復過程。
圖 1：美國宇航局宇航員克里斯蒂娜?科赫在國際空間站進行太空基因 6 號實驗
在實驗過程中，酵母的 DNA 被切斷了兩條鏈，造成了嚴重的損害。研究人員說，CRISPR 被引入太空，并在國際空間站上進行第一次成功的基因組操作，擴大了未來 DNA 修復實驗的可能性。
“Genes In Space-6”實驗 2018 年由明尼蘇達州的四名學生提出，當時他們參加全美競賽，要求七年級到十二年級的孩子設(shè)計 DNA 分析實驗。考慮到宇航員在太空中患癌癥的風險增加，奧爾蒂（Aarthi Vijayakumar）、米歇爾（Michelle Sung）、麗貝卡（Rebecca Li）以及大衛(wèi)（David Li）設(shè)計了這個實驗。
在太空中遭受到的輻射增加有可能損害人類的 DNA。在地球上，人體可以通過添加和刪除 DNA 堿基來修復這種斷裂，或者在不改變兩個片段的情況下重新連接它們。然而，在“Genes In Space-6”實驗之前，這些過程在微重力下還沒有被研究過。
該研究的合著者、NASA 下屬約翰遜太空中心微生物學家莎拉?華萊士 (Sarah Wallace) 在一份聲明中說：“了解一種修復方式是否不太容易出錯具有重要意義?！?/p>
這些知識對宇航員可能是有益的，比如幫助任務(wù)規(guī)劃者確定是否需要更多的輻射防護。根據(jù)華萊士的說法：“重要的是要了解輻射情況，以確保機組人員正受到保護，并幫助他們以最好的方式康復。”
圖 2：美國宇航局宇航員尼克?黑格使用微型 PCR 硬件探索太空輻射如何影響 DNA
在國際空間站上擁有這項技術(shù)意味著，科學家可以分析在太空中遭受破壞的 DNA，而不是依賴于從地球上被切割后送上空間站的樣本。研究人員說，雖然 CRISPR 在太空中的使用原則相同，但它們需要針對太空環(huán)境進行量身定做。
該研究的主要作者薩拉?隆美爾 (Sarah Rommel) 也是約翰遜太空中心的微生物學家，她在聲明中表示：“我們不能把地球上的東西不經(jīng)任何改變就送入太空，因為我們必須保證機組人員和船上所有環(huán)境生命系統(tǒng)的安全。例如，我們?yōu)檎麄€過程提供定制工具包，著眼于如何使用最少的安全材料獲得最好的科學發(fā)現(xiàn)?！?/p>
隆美爾補充說：“我們已經(jīng)可以證實，在太空中做這類研究并不太復雜。試驗按照計劃進行，并展示了預期結(jié)果?！?/p>
華萊士認為，要完全了解 DNA 在太空中的修復過程，還需要做更多的工作。但她強調(diào)，“Genes In Space-6”試驗取得了成功。展望未來，“在太空中建立完整的分子實驗室將會讓我們在那里完成更多的研究?！?/p>
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