Sekvensering af stationen:Undersøgelsen har til formål at identificere ukendte mikrober i rummet

Bygger på evnen til at sekventere DNA i rummet og tidligere undersøgelser, Genes in Space-3 er et samarbejde om at forberede, sekvensere og identificere ukendte organismer, helt fra rummet. Da NASA -astronauten Kate Rubins sekventerede DNA ombord på den internationale rumstation i 2016, det var en game changer. Den første sekventering af DNA i rummet nogensinde var en del af Biomolecule Sequencer-undersøgelsen.

Selvom den ikke er så spændende, som en science fiction-film kan skildre, rumstationens vægge og overflader oplever af og til mikrobiel vækst. I øjeblikket, den eneste måde at identificere forurenende stoffer på er at tage en prøve og sende den tilbage til Jorden.

"Vi har haft forurening i dele af stationen, hvor man har set svampe vokse eller biomateriale er blevet trukket ud af en tilstoppet vandlinje, men vi aner ikke, hvad det er, før prøven kommer tilbage til laboratoriet, "sagde Sarah Wallace, NASA mikrobiolog og projektets hovedefterforsker ved agenturets Johnson Space Center i Houston.

"På ISS, vi kan regelmæssigt levere desinfektionsmidler, men når vi bevæger os ud over lav-jord-bane, hvor evnen til genforsyning er mindre hyppig, at vide, hvad der skal desinficeres eller ej, bliver meget vigtigt, " sagde Wallace.

Udviklet i partnerskab af NASAs Johnson Space Center og Boeing, denne ISS National Lab sponsorerede undersøgelse vil gifte sig med to dele af eksisterende rumfartsteknologi, miniPCR og MinION, at ændre den proces, gør det muligt at fremstille de første ukendte biologiske prøver, sekvenseret og derefter identificeret i rummet.

MiniPCR (polymerase chain reaktion) enheden blev først brugt ombord på stationen under generne i Space-1, og, snart gener i Space-2 undersøgelser, elevdesignede eksperimenter i programmet Genes in Space. Gener i Space-1 viste med succes, at enheden kunne bruges i mikrogravitation til at amplificere DNA, en proces, der bruges til at skabe tusindvis af kopier af specifikke dele af DNA. Den anden undersøgelse ankom til rumstationen den 22. april, og testes til sommer.

Dernæst kom Biomolecule Sequencer undersøgelsen, som med succes testede MinION's evne til at sekventere strenge af jordforberedt DNA i et kredsende laboratorium.

"Hvad koblingen mellem disse forskellige enheder gør, gør det muligt for os at tage laboratoriet til prøverne, i stedet for at vi skal bringe prøverne til laboratoriet, " sagde Aaron Burton, NASA biokemiker og Genes in Space-3 medforsker.

Besætningsmedlemmer vil indsamle en prøve fra rumstationen for at blive dyrket ombord på det kredsende laboratorium. Prøven vil derefter blive klargjort til sekventering, i en proces, der ligner den, der blev brugt under Genes in Space-1-undersøgelsen, ved hjælp af miniPCR og til sidst, sekventeret og identificeret ved hjælp af MinION-enheden.

"ISS er meget ren, "sagde Sarah Stahl, mikrobiolog og projektforsker. "Vi finder en masse menneske-associerede mikroorganismer - en masse almindelige bakterier såsom Staphylococcus og Bacillus og forskellige typer velkendte svampe som Aspergillus og Penicillium."

Udover at identificere mikrober i rummet, denne teknologi kunne bruges til at diagnosticere besætningsmedlems sår eller sygdomme i realtid, hjælpe med at identificere DNA-baseret liv på andre planeter og hjælpe med andre undersøgelser ombord på stationen.

"Gen in Space-3-processen vil øge den videnskabelige kapacitet af ISS ved at facilitere state-of-the-art molekylærbiologisk forskning for både nuværende og næste generations ISS-forskere, sagde Kristen John, NASA luftfartsingeniør og gener i Space-3 projektingeniør. "Teamet har sat et stærkt fokus på at generere et rumflyvningscertificeret katalog over generelle laboratorieartikler og reagenser, og udvikling af fælles metoder og let tilpasselige reaktionsbetingelser for miniPCR og MinION for at gøre det muligt for andre ISS-forskere at bruge denne teknologi."

Denne proces vil give forskere på jorden realtidsadgang til de eksperimenter, der foregår i rummet, giver mulighed for mere nøjagtighed og en mere effektiv udnyttelse af tiden på rumstationen.

"Hvis du kunne få et øjebliksbillede af de molekylære signaturer af din forskning, som den foregik på ISS, hvordan ville du ændre dit eksperiment?" sagde Wallace. "Ville du ændre dine tidspunkter? Give et andet næringsstof? Ændre vækstbetingelser? Du kan forestille dig, hvordan hvis du havde disse data, du kan justere dit eksperiment for at forbedre den indsigt, der opnås."

Tættere på hjemmet, denne proces kan bruges til at give realtidsdiagnose af vira i områder af verden, hvor adgang til et laboratorium muligvis ikke er mulig.