Редактирование ДНК в космосе

30 июня 2021 года в журнале PLOS One вышла статья о первом редактировании генома в космосе.

Из-за ионизирующего излучения космонавты подвергаются повышенному риску повреждения ДНК. Это может приводить к раку и другим негативным последствиям для здоровья, что вызывает споры о безопасности длительных космических полетов. Наиболее опасными из таких повреждений являются двухцепочечные разрывы ДНК. На Земле они восстанавливаются в клетках двумя путями: гомологичной рекомбинацией, при которой последовательность ДНК остается без изменений, и негомологичным соединением концов, что часто приводит к изменениям исходной последовательности. Во втором случае, восстановление разрыва также может привести к возникновению рака.

Предыдущие исследования показали, что на выбор механизма восстановления ДНК могут влиять космические условия. Для того, чтобы это выяснить ученые из США провели первое редактирование генома на МКС. Протокол исследования претерпел серьезные изменения по сравнению со стандартным, т.к. микрогравитация создает проблемы при работе с жидкостями, а соображения безопасности запрещают использование оборудования и реагентов, обычных в большинстве лабораторных условий на Земле. Ученые внедрили в клетки гриба Saccharomyces cerevisiae генетический материал, а затем отредактировали его с помощью системы CRISPR/Cas9. В результате были внесены двухцепочечные разрывы в ДНК в определенных местах. Через некоторое время анализ показал, что все колонии грибов восстановили повреждение ДНК с помощью гомологичной рекомбинации.

Это исследование не только значительно расширяет набор инструментов молекулярной биологии на борту МКС, но и открывает возможности практического применения: в будущем, например, с помощью измененных микроорганизмов можно будет производить по запросу важные лекарства во время полетов в дальний космос.