La atmósfera de la Tierra protege la vida en el suelo de la radiación cósmica que puede dañar el ADN. Los astronautas en el espacio no tienen tal protección, y eso los pone en riesgo. Una investigación sobre la Estación Espacial Internacional examina el daño y la reparación del ADN en el espacio para ayudar a proteger la salud a largo plazo de los viajeros espaciales.

Un organismo transporta toda su información genética en su ácido desoxirribonucleico o ADN. Este modelo de vida toma la forma de secuencias específicas de bases nitrogenadas:adenina, citosina guanina y timina, representado por las letras A, C, G y T.

Un tipo de daño del ADN son las roturas de doble cadena, esencialmente un corte a través de ambas cadenas de ADN. Las células reparan estas roturas casi de inmediato, pero puede cometer errores, insertar o eliminar bases de ADN y crear mutaciones. Estas mutaciones pueden resultar en enfermedades como el cáncer. Genes in Space-6 analiza el mecanismo específico que utilizan las células para reparar roturas de doble hebra en el espacio.

La investigación lleva células de la levadura Saccharomyces cerevisiae a la estación espacial, donde los astronautas causan un tipo específico de daño a su ADN utilizando una herramienta de edición del genoma conocida como CRISPR-Cas9. Los astronautas permiten que las células repare este daño, luego haga muchas copias de la sección reparada mediante un proceso llamado reacción en cadena de la polimerasa (PCR) con un dispositivo integrado, el miniPCR. Otro dispositivo Esbirro, luego se utiliza para secuenciar la sección reparada de ADN en esas copias. La secuenciación muestra el orden exacto de las bases, revelando si la reparación restauró el ADN a su orden original o cometió errores.

La investigación representa una serie de novedades, incluido el primer uso de la edición genética CRISPR-Cas9 en la estación espacial y la primera vez que los científicos evalúan todo el proceso de daño y reparación en el espacio.

"El daño realmente ocurre en la estación espacial y el análisis también ocurre en el espacio, "dijo uno de los investigadores de miniPCR Bio, Emily Gleason. "Queremos entender si los métodos de reparación del ADN son diferentes en el espacio que en la Tierra".

Esta investigación es parte del programa Genes in Space. Fundada por miniPCR y Boeing, el programa desafía a los estudiantes a realizar experimentos de ADN en el espacio que impliquen el uso de la técnica de PCR y el dispositivo miniPCR en la estación. Los estudiantes envían ideas en línea, y el programa elige a cinco finalistas. Estos finalistas se emparejan con un científico mentor que les ayuda a convertir su idea en una presentación para la Conferencia de Investigación y Desarrollo de la ISS. Un panel de jueces selecciona un experimento propuesto para volar a la estación espacial.

"Queremos inspirar a los estudiantes a pensar como científicos y darles la oportunidad de vivir una auténtica experiencia científica que no les cueste nada". ", dice Gleason. Más de 550 equipos de estudiantes enviaron ideas el año pasado. El equipo de estudiantes de investigación de Genes in Space-6 incluye a Michelle Sung, Rebecca Li, y Aarthi Vijayakumar en Mounds View High School en Arden Hills, Minnesota, y David Li, ahora estudiante de primer año en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Massachusetts. Su mentor es Kutay Deniz Atabay en MIT.

Otros investigadores incluyen a Sarah E. Stahl y Sarah Wallace del grupo de Microbiología del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston; G. Guy Bushkin, Instituto Whitehead de Investigación Biomédica, Cambridge; Melissa L. Boyer, Teresa K. Tan, Kevin D. Foley, y D. Scott Copeland en Boeing; y Ezequiel Alvarez Saavedra, Gleason, y Sebastian Kraves de Amplyus LLC, en Cambridge. Amplyus es la empresa matriz de miniPCR Bio.

"Una cosa que la investigación nos dirá es que sí, podemos hacer estas cosas en el espacio, ", dijo Gleason." Esperamos que la levadura utilice el método de reparación libre de errores con más frecuencia, que es lo que vemos en la Tierra; pero no sabemos con certeza si será lo mismo o no. Por último, podemos utilizar este conocimiento para ayudar a proteger a los astronautas del daño del ADN causado por la radiación cósmica en viajes largos y para permitir la edición del genoma en el espacio ".

Los procedimientos utilizados en esta investigación también pueden tener aplicaciones para proteger a las personas de la radiación y otros peligros en lugares remotos y hostiles de la Tierra.