A astronauta da NASA Kate Rubins posa para uma foto com o dispositivo minION durante a primeira execução de amostra da investigação do Sequenciador Biomolecular. Crédito:NASA
Com base na capacidade de sequenciar DNA no espaço e em investigações anteriores, Genes in Space-3 é uma colaboração para preparar, sequenciar e identificar organismos desconhecidos, inteiramente do espaço. Quando a astronauta da NASA Kate Rubins sequenciou o DNA a bordo da Estação Espacial Internacional em 2016, foi uma virada de jogo. O primeiro sequenciamento de DNA no espaço foi parte da investigação do Biomolecule Sequencer.
Embora não seja tão empolgante quanto um filme de ficção científica pode representar, as paredes e superfícies da estação espacial experimentam crescimento microbiano de tempos em tempos. Atualmente, a única maneira de identificar contaminantes é pegar uma amostra e enviá-la de volta para a Terra.
“Tivemos contaminação em partes da estação onde os fungos foram vistos crescendo ou o biomaterial foi retirado de uma linha d'água obstruída, mas não temos ideia do que seja até que a amostra volte ao laboratório, "disse Sarah Wallace, Microbiologista da NASA e principal investigador do projeto no Johnson Space Center da agência em Houston.
"Na ISS, podemos reabastecer desinfetantes regularmente, mas à medida que avançamos além da órbita baixa da Terra, onde a capacidade de reabastecimento é menos frequente, saber o que desinfetar ou não se torna muito importante, "disse Wallace.
Desenvolvido em parceria pelo Johnson Space Center e Boeing da NASA, esta investigação patrocinada pelo Laboratório Nacional da ISS casará duas peças da tecnologia de voo espacial existente, miniPCR e o MinION, para mudar esse processo, permitindo que as primeiras amostras biológicas desconhecidas sejam preparadas, sequenciada e então identificada no espaço.
A astronauta da NASA Kate Rubins não só se tornou a primeira pessoa a sequenciar DNA no espaço, mas ela sequenciou mais de um bilhão de bases durante seu tempo a bordo da estação espacial. Crédito:NASA
O dispositivo miniPCR (reação em cadeia da polimerase) foi usado pela primeira vez a bordo da estação durante os Genes no Espaço-1, e, em breve serão as investigações Genes in Space-2, experimentos projetados por alunos no programa Genes in Space. Genes no Space-1 demonstraram com sucesso que o dispositivo pode ser usado em microgravidade para amplificar DNA, um processo usado para criar milhares de cópias de seções específicas de DNA. A segunda investigação chegou à estação espacial em 22 de abril, e será testado neste verão.
Em seguida, veio a investigação do sequenciador de biomoléculas, que testou com sucesso a capacidade do MinION de sequenciar fitas de DNA preparado pela Terra em um laboratório orbital.
"O que o acoplamento desses diferentes dispositivos está fazendo é nos permitir levar o laboratório para as amostras, em vez de termos que trazer as amostras para o laboratório, "disse Aaron Burton, Bioquímico da NASA e co-investigador Genes in Space-3.
Os membros da tripulação coletarão uma amostra de dentro da estação espacial para serem cultivadas a bordo do laboratório orbital. A amostra será então preparada para sequenciamento, em um processo semelhante ao usado durante a investigação Genes in Space-1, usando o miniPCR e, finalmente, sequenciado e identificado usando o dispositivo MinION.
Aluna Anna-Sophia Boguraev, vencedor da competição Genes in Space, é retratado com o dispositivo miniPCR. O miniPCR será usado com o minION para preparar, sequenciar e identificar um microrganismo do início ao fim a bordo da estação espacial. Crédito:NASA
"A ISS é muito limpa, "disse Sarah Stahl, microbiologista e cientista de projetos. "Encontramos muitos microorganismos humanos - muitas bactérias comuns, como Staphylococcus e Bacillus, e diferentes tipos de fungos familiares, como Aspergillus e Penicillium."
Além de identificar micróbios no espaço, esta tecnologia pode ser usada para diagnosticar feridas ou doenças de membros da tripulação em tempo real, ajuda a identificar vida baseada em DNA em outros planetas e ajuda em outras investigações a bordo da estação.
"O processo Genes in Space-3 aumentará a capacidade científica da ISS, facilitando a pesquisa de biologia molecular de ponta para pesquisadores da ISS atuais e da próxima geração, "disse Kristen John, Engenheiro aeroespacial da NASA e engenheiro de projeto Genes in Space-3. "A equipe colocou um forte foco na geração de um catálogo certificado para voos espaciais de itens gerais de laboratório e reagentes, e o desenvolvimento de métodos comuns e condições de reação facilmente personalizáveis para o miniPCR e o MinION para permitir que outros pesquisadores da ISS usem essa tecnologia. "
Este processo dará aos cientistas no terreno acesso em tempo real aos experimentos em andamento no espaço, permitindo mais precisão e um uso mais eficiente do tempo na estação espacial.
"Se você pudesse obter um instantâneo das assinaturas moleculares de sua pesquisa enquanto estava ocorrendo na ISS, como você mudaria seu experimento? "disse Wallace." Você mudaria seus pontos no tempo? Fornece um nutriente diferente? Altera as condições de crescimento? Você pode imaginar como, se você tivesse esses dados, você pode ajustar seu experimento para aprimorar o insight que está sendo obtido. "
Mais perto de casa, este processo pode ser usado para fornecer diagnóstico em tempo real de vírus em áreas do mundo onde o acesso a um laboratório pode não ser possível.
