A atmosfera da Terra protege a vida no solo da radiação cósmica que pode danificar o DNA. Os astronautas no espaço não têm essa proteção, e isso os coloca em risco. Uma investigação na Estação Espacial Internacional examina danos e reparos de DNA no espaço para ajudar a proteger a saúde de viajantes espaciais a longo prazo.

Um organismo carrega todas as suas informações genéticas em seu ácido desoxirribonucléico ou DNA. Este projeto de vida assume a forma de sequências específicas de bases de nitrogênio:adenina, citosina, guanina, e timina, representado pelas letras A, C, G e T.

Um tipo de dano ao DNA são as quebras de fita dupla, essencialmente um corte em ambas as fitas de DNA. As células reparam essas quebras quase imediatamente, mas pode cometer erros, inserir ou deletar bases de DNA e criar mutações. Essas mutações podem resultar em doenças como o câncer. Genes in Space-6 examina o mecanismo específico que as células usam para reparar quebras de fita dupla no espaço.

A investigação leva células da levedura Saccharomyces cerevisiae para a estação espacial, onde os astronautas causam um tipo específico de dano ao seu DNA usando uma ferramenta de edição de genoma conhecida como CRISPR-Cas9. Os astronautas permitem que as células reparem esse dano, em seguida, faça muitas cópias da seção reparada usando um processo chamado reação em cadeia da polimerase (PCR) com um dispositivo integrado, o miniPCR. Outro dispositivo, MinION, é então usado para sequenciar a seção reparada do DNA nessas cópias. O sequenciamento mostra a ordem exata das bases, revelando se o reparo restaurou o DNA à sua ordem original ou cometeu erros.

A investigação representa uma série de inovações, incluindo o primeiro uso da edição genética CRISPR-Cas9 na estação espacial e a primeira vez que os cientistas avaliam todo o dano e o processo de reparo no espaço.

“O dano realmente acontece na estação espacial e a análise também acontece no espaço, "disse um dos investigadores do miniPCR Bio, Emily Gleason. "Queremos entender se os métodos de reparo do DNA são diferentes no espaço e na Terra."

Esta investigação faz parte do programa Genes in Space. Fundado por miniPCR e Boeing, o programa desafia os alunos a criarem experimentos de DNA no espaço que envolvam o uso da técnica de PCR e do dispositivo miniPCR na estação. Os alunos enviam ideias online, e o programa escolhe cinco finalistas. Esses finalistas são acompanhados por um cientista mentor que os ajuda a transformar sua ideia em uma apresentação para a Conferência de Pesquisa e Desenvolvimento da ISS. Um painel de juízes seleciona um experimento proposto para voar até a estação espacial.

"Queremos inspirar os alunos a pensar como cientistas e dar-lhes a oportunidade de uma experiência científica autêntica que não lhes custe nada, ", diz Gleason. Mais de 550 equipes de alunos enviaram ideias no ano passado. A equipe de investigação de Genes in Space-6 inclui Michelle Sung, Rebecca Li, e Aarthi Vijayakumar na Mounds View High School em Arden Hills, Minnesota, e David Li, agora um calouro no Massachusetts Institute of Technology (MIT) em Cambridge, Massachusetts. Seu mentor é Kutay Deniz Atabay do MIT.

Outros investigadores incluem Sarah E. Stahl e Sarah Wallace com o grupo Johnson Space Center Microbiology da NASA em Houston; G. Guy Bushkin, Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge; Melissa L. Boyer, Teresa K. Tan, Kevin D. Foley, e D. Scott Copeland da Boeing; e Ezequiel Alvarez Saavedra, Gleason, e Sebastian Kraves na Amplyus LLC, em Cambridge. Amplyus é a empresa-mãe da miniPCR Bio.

"Uma coisa que a investigação nos dirá é que sim, podemos fazer essas coisas no espaço, "disse Gleason." Esperamos ver a levedura usar o método de reparo livre de erros com mais frequência, que é o que vemos na Terra; mas não sabemos ao certo se será o mesmo ou não. Em última análise, podemos usar esse conhecimento para ajudar a proteger os astronautas dos danos ao DNA causados ​​pela radiação cósmica em viagens longas e para permitir a edição do genoma no espaço. "

Os procedimentos usados ​​nesta investigação podem ter aplicações para proteger as pessoas da radiação e outros perigos em locais remotos e inóspitos na Terra também.