La astronauta de la NASA Kate Rubins posa para una foto con el dispositivo minION durante la primera ejecución de inicialización de muestra de la investigación del secuenciador biomolecular. Crédito:NASA
Aprovechando la capacidad de secuenciar el ADN en el espacio y las investigaciones anteriores, Genes in Space-3 es una colaboración para preparar, secuenciar e identificar organismos desconocidos, enteramente desde el espacio. Cuando la astronauta de la NASA Kate Rubins secuenció el ADN a bordo de la Estación Espacial Internacional en 2016, fue un cambio de juego. Esa primera secuenciación de ADN en el espacio fue parte de la investigación Biomolecule Sequencer.
Aunque no es tan emocionante como puede representar una película de ciencia ficción, las paredes y superficies de la estación espacial experimentan crecimiento microbiano de vez en cuando. En la actualidad, la única forma de identificar los contaminantes es tomar una muestra y enviarla de regreso a la Tierra.
"Hemos tenido contaminación en partes de la estación donde se vio crecer hongos o se extrajo biomaterial de una línea de flotación obstruida, pero no tenemos idea de qué es hasta que la muestra regresa al laboratorio, "dijo Sarah Wallace, Microbiólogo de la NASA e investigador principal del proyecto en el Centro Espacial Johnson de la agencia en Houston.
"En la ISS, podemos reabastecer regularmente desinfectantes, pero a medida que avanzamos más allá de la órbita terrestre baja, donde la capacidad de reabastecimiento es menos frecuente, saber qué desinfectar o no se vuelve muy importante, "dijo Wallace.
Desarrollado en asociación por el Centro Espacial Johnson de la NASA y Boeing, Esta investigación patrocinada por el Laboratorio Nacional de la ISS combinará dos piezas de la tecnología de vuelos espaciales existente, miniPCR y el MinION, para cambiar ese proceso, permitir la preparación de las primeras muestras biológicas desconocidas, secuenciado y luego identificado en el espacio.
La astronauta de la NASA Kate Rubins no solo se convirtió en la primera persona en secuenciar el ADN en el espacio, pero secuenciaron más de mil millones de bases durante su tiempo a bordo de la estación espacial. Crédito:NASA
El dispositivo miniPCR (reacción en cadena de la polimerasa) se utilizó por primera vez a bordo de la estación durante los Genes in Space-1, y, pronto serán las investigaciones de Genes in Space-2, experimentos diseñados por estudiantes en el programa Genes in Space. Genes in Space-1 demostró con éxito que el dispositivo podría usarse en microgravedad para amplificar el ADN, un proceso utilizado para crear miles de copias de secciones específicas de ADN. La segunda investigación llegó a la estación espacial el 22 de abril. y se probará este verano.
Luego vino la investigación del secuenciador de biomoléculas, que probó con éxito la capacidad del MinION para secuenciar hebras de ADN preparado por la Tierra en un laboratorio en órbita.
"Lo que está haciendo el acoplamiento de estos diferentes dispositivos es permitirnos llevar el laboratorio a las muestras, en lugar de tener que llevar las muestras al laboratorio, "dijo Aaron Burton, Bioquímico de la NASA y co-investigador de Genes in Space-3.
Los miembros de la tripulación recogerán una muestra del interior de la estación espacial para cultivarla a bordo del laboratorio en órbita. Luego, la muestra se preparará para la secuenciación, en un proceso similar al utilizado durante la investigación Genes in Space-1, usando el miniPCR y finalmente, secuenciados e identificados mediante el dispositivo MinION.
Estudiante Anna-Sophia Boguraev, ganador del concurso Genes in Space, se muestra con el dispositivo miniPCR. El miniPCR se utilizará con el minION para preparar, secuenciar e identificar un microorganismo de principio a fin a bordo de la estación espacial. Crédito:NASA
"La ISS está muy limpia, "dijo Sarah Stahl, microbiólogo y científico del proyecto. "Encontramos una gran cantidad de microorganismos asociados con los humanos:muchas bacterias comunes como Staphylococcus y Bacillus y diferentes tipos de hongos familiares como Aspergillus y Penicillium".
Además de identificar microbios en el espacio, esta tecnología podría usarse para diagnosticar heridas o enfermedades de los miembros de la tripulación en tiempo real, ayudar a identificar la vida basada en el ADN en otros planetas y ayudar con otras investigaciones a bordo de la estación.
"El proceso Genes in Space-3 aumentará la capacidad científica de la ISS al facilitar la investigación en biología molecular de vanguardia para los investigadores de la ISS tanto actuales como de la próxima generación". "dijo Kristen John, Ingeniero aeroespacial de la NASA e ingeniero del proyecto Genes in Space-3. "El equipo se ha centrado especialmente en generar un catálogo certificado para vuelos espaciales de reactivos y artículos generales de laboratorio, y el desarrollo de métodos comunes y condiciones de reacción fácilmente personalizables para miniPCR y MinION para permitir que otros investigadores de la ISS utilicen esta tecnología ".
Este proceso dará a los científicos sobre el terreno acceso en tiempo real a los experimentos que se llevan a cabo en el espacio, permitiendo una mayor precisión y un uso más eficiente del tiempo en la estación espacial.
"Si pudieras obtener una instantánea de las firmas moleculares de tu investigación mientras se realizaba en la ISS, ¿Cómo cambiarías tu experimento? ", dijo Wallace." ¿Cambiarías tus puntos de tiempo? ¿Proporcionar un nutriente diferente? ¿Alterar las condiciones de crecimiento? Puedes imaginar como si tuvieras esos datos, podría ajustar su experimento para mejorar la información obtenida ".
Mas cerca de casa, este proceso se puede utilizar para proporcionar un diagnóstico en tiempo real de virus en áreas del mundo donde el acceso a un laboratorio puede no ser posible.
