Астронавты продемонстрировали редактирование генома CRISPR/Cas9 в космосе

Исследователи разработали и успешно продемонстрировали новый метод изучения того, как клетки восстанавливают поврежденную ДНК в космосе. Сара Шталь-Роммель из программы Genes in Space и коллеги представили новую технику в журнале с открытым доступом PLOS ONE 30 июня 2021 года.

Повреждение ДНК организма может происходить в ходе нормальных биологических процессов или в результате воздействия окружающей среды, например, УФ-излучения. У людей и других животных поврежденная ДНК может привести к раку. К счастью, клетки имеют несколько различных естественных стратегий восстановления поврежденной ДНК. Астронавты, находящиеся за пределами защитной атмосферы Земли, сталкиваются с повышенным риском повреждения ДНК из-за проникающей ионизирующей радиации. Поэтому то, какие конкретные стратегии репарации ДНК используются организмом в космосе, может быть особенно важным. Предыдущие работы позволяют предположить, что условия микрогравитации могут влиять на этот выбор, вызывая опасения, что восстановление может быть недостаточным. Однако технологические и технические препятствия до сих пор ограничивали исследования в этой области.

Теперь Шталь-Роммель и коллеги разработали новый метод изучения репарации ДНК в дрожжевых клетках, который можно проводить полностью в космосе. Техника использует технологию редактирования генома CRISPR/Cas9 для создания точных повреждений цепей ДНК, чтобы затем можно было наблюдать механизмы репарации ДНК более детально, чем это было бы возможно при неспецифическом повреждении с помощью радиации или других причин. Метод фокусируется на особенно опасном типе повреждения ДНК, известном как двухцепочечный разрыв.

Исследователи успешно продемонстрировали жизнеспособность нового метода в дрожжевых клетках на борту Международной космической станции. Они надеются, что эта методика теперь позволит провести обширные исследования репарации ДНК в космосе. Это исследование знаменует собой первый случай, когда редактирование генома CRISPR/Cas9 было успешно проведено в космосе, а также первый раз в космосе, когда живые клетки успешно подверглись трансформации — включению генетического материала, происходящего извне организма.

Будущие исследования могут усовершенствовать новый метод, чтобы лучше имитировать сложные повреждения ДНК, вызванные ионизирующим излучением. Эта техника также может послужить основой для исследований многих других тем молекулярной биологии, связанных с длительным пребыванием в космосе и его исследованием.

«Дело не только в том, что команда успешно внедрила новые технологии, такие как редактирование генома CRISPR, ПЦР и нанопоровое секвенирование, в экстремальной среде, но и в том, что мы смогли интегрировать их в функционально полный биотехнологический рабочий процесс, применимый для изучения репарации ДНК и других фундаментальных клеточных процессов в условиях микрогравитации», — сказал старший автор Себастьян Крейвс.