Gener i Space-3 identificerer med succes ukendte mikrober i rummet

At kunne identificere mikrober i realtid ombord på den internationale rumstation, uden først at skulle sende dem tilbage til Jorden for identifikation, ville være revolutionerende for mikrobiologiens og rumforskningens verden. Genes in Space-3-teamet gjorde denne mulighed til virkelighed i år, da den fuldførte den første prøve-til-sekvensproces nogensinde helt ombord på rumstationen. Resultater fra deres undersøgelse blev offentliggjort i Videnskabelige rapporter .

Evnen til at identificere mikrober i rummet kan hjælpe med evnen til at diagnosticere og behandle astronautlidelser i realtid, samt bistå med identifikation af DNA-baseret liv på andre planeter. Det kan også gavne andre eksperimenter ombord på kredsløbslaboratoriet. Identifikation af mikrober indebærer isolering af DNA fra prøver, og derefter forstærke - eller lave mange kopier - af det DNA, der derefter kan sekvenseres, eller identificeret.

Undersøgelsen blev delt i to dele:indsamling af mikrobielle prøver og amplifikation ved polymerase kædereaktion (PCR), derefter sekventering og identifikation af mikroberne. NASA -astronauten Peggy Whitson gennemførte eksperimentet ombord på det kredsende laboratorium, med NASA -mikrobiolog og projektets hovedforsker Sarah Wallace og hendes team, der ser og guider hende fra Houston.

Som en del af regelmæssig mikrobiel overvågning, petri -plader blev rørt til forskellige overflader af rumstationen. Arbejde inden for Microgravity Science Glovebox (MSG) cirka en uge senere, Whitson overførte celler fra voksende bakteriekolonier på disse plader til miniature reagensglas, noget, der aldrig var gjort før i rummet.

Når cellerne med succes blev indsamlet, det var på tide at isolere DNA'et og forberede det til sekventering, muliggør identifikation af de ukendte organismer - en anden først til rummikrobiologi. En historisk vejrbegivenhed, selvom, truede grundholdets evne til at styre eksperimentets fremskridt.

"Vi begyndte at høre rapporterne om orkanen Harvey ugen imellem Peggy udførte den første del af indsamlingen af ​​prøven og klargjorde den faktiske sekventering, sagde Wallace.

Da JSC blev utilgængelig på grund af farlige vejforhold og stigende oversvømmelsesvand, teamet på Marshall Space Flight Center's Payload Operations Integration Center i Huntsville, Alabama, der fungerer som "Mission Control" for al stationsforskning, arbejdede på at forbinde Wallace til Whitson ved hjælp af Wallaces personlige mobiltelefon.

Med en orkan, der skaber kaos udenfor, Wallace og Whitson satte sig for at lave historie. Wallace tilbød støtte til Whitson, en biokemiker, da hun brugte MinION -enheden til at sekvensere det amplificerede DNA. Dataene blev downlinket til teamet i Houston til analyse og identifikation.

"Når vi faktisk fik dataene på jorden, var vi i stand til at vende dem om og begynde at analysere dem, "sagde Aaron Burton, NASA biokemiker og projektets medforsker. "Du får alle disse snoede grunde, og du skal gøre det til As, Gs, Cs og Ts. "

Dem som, Gs, Cs og Ts er Adenine, Guanine, Cytosin og Thymin - de fire baser, der udgør hver DNA -streng og kan fortælle dig, hvilken organisme DNA -strengen kom fra.

"Med det samme, vi så en mikroorganisme dukke op, og så en anden, og det var ting, vi finder hele tiden på rumstationen, "sagde Wallace." Valideringen af ​​disse resultater ville være, når vi fik prøven tilbage til test på Jorden. "

Kort efter, prøverne returneres til Jorden, sammen med Whitson, ombord på Soyuz -rumfartøjet. Biokemiske og sekventeringstest blev gennemført i jordlaboratorier for at bekræfte fundene fra rumstationen. De kørte test flere gange for at bekræfte nøjagtigheden. Hver gang, resultaterne var nøjagtig de samme på jorden som i kredsløb.

"Vi gjorde det. Alt fungerede perfekt, "sagde Sarah Stahl, mikrobiolog.

Udviklet i partnerskab af NASAs Johnson Space Center og Boeing, denne National Lab -sponsorerede undersøgelse ledes af Center for Advancement of Science in Space.

Gener i Space-1 markerede første gang PCR blev brugt i rummet til at forstærke DNA med miniPCR termisk cykler, efterfulgt kort efter af Biomolecule Sequencer, som brugte MinION -enheden til at sekvensere DNA. Gener i Space-3 giftede sig med disse to undersøgelser for at skabe en fuld mikrobiel identifikationsproces i mikrogravitation.

"Det var et naturligt samarbejde at sammensætte disse to stykker teknologi, fordi hver for sig, de er begge flotte, men sammen muliggør de ekstremt kraftfulde applikationer for molekylærbiologi, sagde Wallace.