8月30日消息，美國宇航局（NASA）宇航員在太空中進行的CRISPR實驗首次表明，DNA可以在微重力環境下自我修復。CRISPR是“成簇的規則間隔的短迴文重複序列”縮寫，是一種基因組編輯工具，用於在DNA的特定區域產生斷裂。這項技術主要涉及使用細菌中的Cas蛋白質。
為了控制這些蛋白質切割DNA的位置，科學家們在Cas蛋白質中添加了一條特定的RNA鏈，並將其插入細胞中。
以RNA為嚮導，這種蛋白質將沿着DNA鏈行進，直到找到相應的序列並進行切割。在地球上，這種先進的方法已經被用於編輯醫療領域的植物、動物和人類細胞的基因。現在CRISPR技術已經交付給國際空間站，它的能力也得到了擴展。
作為“Genes In Space-6”實驗的一部分，國際空間站(ISS)上的宇航員在普通酵母的DNA中製造了斷裂，然後分析了其自我修復過程。
圖1：美國宇航局宇航員克里斯蒂娜·科赫在國際空間站進行太空基因6號實驗
在實驗過程中，酵母的DNA被切斷了兩條鏈，造成了嚴重的損害。研究人員說，CRISPR被引入太空，並在國際空間站上進行第一次成功的基因組操作，擴大了未來DNA修復實驗的可能性。
“Genes In Space-6”實驗2018年由明尼蘇達州的四名學生提出，當時他們參加全美競賽，要求七年級到十二年級的孩子設計DNA分析實驗。考慮到宇航員在太空中患癌症的風險增加，奧爾蒂（Aarthi Vijayakumar）、米歇爾（Michelle Sung）、麗貝卡（Rebecca Li）以及大衛（David Li）設計了這個實驗。
在太空中遭受到的輻射增加有可能損害人類的DNA。在地球上，人體可以通過添加和刪除DNA鹼基來修復這種斷裂，或者在不改變兩個片段的情況下重新連接它們。然而，在“Genes In Space-6”實驗之前，這些過程在微重力下還沒有被研究過。
該研究的合著者、NASA下屬約翰遜太空中心微生物學家莎拉·華萊士(Sarah Wallace)在一份聲明中說：“了解一種修復方式是否不太容易出錯具有重要意義。”
這些知識對宇航員可能是有益的，比如幫助任務規劃者確定是否需要更多的輻射防護。根據華萊士的說法：“重要的是要了解輻射情況，以確保機組人員正受到保護，並幫助他們以最好的方式康復。”
圖2：美國宇航局宇航員尼克·黑格使用微型PCR硬件探索太空輻射如何影響DNA
在國際空間站上擁有這項技術意味着，科學家可以分析在太空中遭受破壞的DNA，而不是依賴於從地球上被切割後送上空間站的樣本。研究人員說，雖然CRISPR在太空中的使用原則相同，但它們需要針對太空環境進行量身定做。
該研究的主要作者薩拉·隆美爾(Sarah Rommel)也是約翰遜太空中心的微生物學家，她在聲明中表示：“我們不能把地球上的東西不經任何改變就送入太空，因為我們必須保證機組人員和船上所有環境生命系統的安全。例如，我們為整個過程提供定製工具包，着眼於如何使用最少的安全材料獲得最好的科學發現。”
隆美爾補充說：“我們已經可以證實，在太空中做這類研究並不太複雜。試驗按照計劃進行，並展示了預期結果。”
華萊士認為，要完全了解DNA在太空中的修復過程，還需要做更多的工作。但她強調，“Genes In Space-6”試驗取得了成功。展望未來，“在太空中建立完整的分子實驗室將會讓我們在那裡完成更多的研究”。