انجام موفقیتآمیز نخستین آزمایش ویرایش DNA در فضا
پژوهشگران در ایستگاه فضایی بینالمللی (ISS) برای نخستینبار ژنوم مخمر آبجو را با استفاده از تکنیک ویرایش ژن کریسپر ویرایش کردند.
انسان شاید نتواند بهراحتی در فضا آروغ بزند؛ اما اکنون میتوانیم ژنوم را در فضا ویرایش کنیم. فضانوردان روی ایستگاه فضایی بینالمللی (ISS) نخستینبار از روش CRISPR-Cas9 برای ویرایش DNA مخمر آبجو استفاده کردند. هدف از این کار ایجاد مخمر فضایی نبود؛ بلکه درواقع، فضانوردان مشغول مطالعهی نحوهی عمل مکانیسمهای ترمیم DNA در فضا بودند. آنها برای شبیهسازی آسیب حاصل از تابش اشعه، کد ژنتیکی قارچ را در مکانهایی از ژنوم برش دادند. امیلی گلیوسن، از شرکت miniPCR Bio، طراح آزمایشگاه DNA روی ایستگاه فضایی است. وی دراینباره میگوید:
آسیب درواقع روی ایستگاه فضایی اتفاق میافتد و تجزیهوتحلیل نیز در ایستگاه انجام میشود. ما میخواستیم بدانیم آیا روشهای ترمیم DNA درمقایسهبا این روشها روی زمین متفاوت هستند یا نه.
فضا محیطی کاملا خطرناک است و تابشها یکی از بزرگترین نگرانیهای موجود در این محیط بهشمار میروند. اگرچه ارتفاع متوسط این ایستگاه از سطح زمین ۴۰۸ کیلومتر است، هنوزهم با میدان مغناطیسی زمین محافظت میشود. با ۶ ماه ماندن در این مکان، فضانوردان درمعرض حدود ۳۰ برابر تابش بیشتر از آن چیزی قرار میگیرند که انسان در یک سال روی زمین با آن مواجه است.
این موضوع بهخوبی تأیید شده که تابشهای موجود در ایستگاه فضایی فضانوردان را درمعرض خطر بیماریهای ناشی از اشعه قرار میدهد و موجب افزایش خطر سرطان و بیماریهای دژنراتیو و مشکلات سیستم عصبی مرکزی میشود. برای مأموریت به مریخ که بسیار بیشتر از ۶ ماه بیرون از حباب محافظ زمین سپری میشود، خطر تشعشعات افزایش پیدا میکند. بنابراین، درک این موضوع بسیار مهم است که چگونه DNA در این فضا آسیبهای ناشی از اشعه را ترمیم میکند.
آزمایشی که در ایستکاه فضایی انجام شد، بدینصورت بود که پژوهشگران از قدرت CRISPR-Cas9 استفاده کردند؛ یعنی تکنولوژی ویرایش ژن که به دانشمندان اجازه میدهد برشهای دقیقی در DNA ایجاد کنند. ایدهی این آزمایش را چند تن از دانشجویان مطرح کردند و هدف از آن، ایجاد شکستگیهایی در هر دو رشتهی DNA مخمر Saccharomyces Cerevisiae برای تقلید آسیبهای ناشی از تابش اشعه به موجود زنده بود. فضانوردان مستقر روی ایستگاه فضایی این آزمایش را انجام دادند و بهطورموفقیتآمیزی ژنوم را ویرایش کردند. درادامه، اجازه داده شد مخمر آسیبهای وارده به DNA خود را ترمیم کند.
مقایسهی ساختار مولکولی DNA مخمر قبل و پس از چرخهی آسیبترمیم به دانشمندان اجازه میدهد هرگونه تغییر در ساختار مولکولی را مشاهده کنند و نشان دهند آیا ترمیم DNA با خطاهای ژنتیکی همراه بوده یا خیر. برای انجام این مقایسهها، توالیهای DNA ترمیمشده با استفاده از تکنیک واکنش زنجیرهای پلیمراز (PCR) در دستگاه چرخهی حرارتی miniPCR تکثیر شد.
نتایج این آزمایش هنوز بهصورت مقاله منتشر نشده است؛ اما این کار به فهرست هیجانانگیز ابزارهای ژنتیکی شامل توالییابی ژن (سال ۲۰۱۶) و PCR (سال ۲۰۱۶) و توالییابی RNA (سال ۲۰۱۸) اضافه شد که میتوانند در فضا استفاده شوند. گلیسون گفت:
یکی از موضوعاتی که پژوهش ما نشان میدهد، این است که میتوانیم این کارها را در فضا انجام دهیم. درنهایت، میتوانیم از این دانش برای کمک به محافظت از فضانوردان دربرابر آسیب DNA ناشی از تابشهای کیهانی در سفرهای طولانی و کسب توانایی ویرایش ژن در فضا استفاده کنیم.
