人类首次在太空完成基因编辑:旅居太空,前景更广阔!
随着人类不断探索浩瀚无际、神秘莫测的外太空,许多未知领域的大门正慢慢地敞开,星际旅行亦成为普通人的梦想。
然而众所周知,生活在地球上的人类可以得到地球磁场和大气层的保护,而人类一旦离开地球进入太空,就会受到有害辐射。比如在地球保护大气层之外从事探险的宇航员就会受到更强的电离辐射,从而面临更强的DNA损伤风险。
这种DNA损伤可能会导致人患癌。但幸运的是,细胞有几种不同的策略修复受损DNA。身在太空微重力环境下的宇航员们面临长期太空辐射,他们的身体会选择怎样的策略来修复辐射导致的DNA成为研究人员关注的焦点。限于技术和安全障碍,这个问题之前始终没能得到实质性研究。
令人欣慰的是,近日,这一研究有了新的进展。据外媒报道,研究人员开发并成功展示了一种研究细胞如何在太空中修复受损DNA的新方法。2021年6月30日,Space的Sarah Stahl-Rommel及其同事在《PLOS ONE》上介绍了这项新技术。
该技术以CRISPR/Cas9基因组编辑技术为基础,用于酵母细胞,可以非常精确地编辑动物和植物DNA。在轨道实验室的测试中,这种工具被用来对酵母中的DNA链造成精确的损伤,以便可以看到修复机制的作用。用CRISPR/Cas9技术制造DNA损伤——而不是用辐射——的优势在于如何能更详细地观察修复过程。
有各种各样的过程可以伤害一个生物体的DNA,从正常生物过程的意外或暴露于外部因素,如紫外线或其他类型的辐射。该研究集中于一种特别有害的损伤类型,称为“双链断裂”,在这种损伤中,组成DNA主干的两个螺旋都被分离。如果双链断裂得不到修复,就会导致细胞死亡,但错误修复有可能导致癌症。
由于太空中大量的电离辐射,宇航员暴露在DNA损伤的风险增加。因此,了解不同环境下细胞修复DNA损伤的不同机制,有可能帮助研究人员设计出对抗癌症的新方法。这在地球大气层之外非常重要。
这项研究成功证明了这种新方法的可行性,这项研究标志着CRISPR/Cas9基因组编辑首次在太空成功进行,这也是首次在太空中向活细胞中导入来自生物体外部的遗传物质。
研究团队表示,希望这项技术能够对太空中的DNA修复进行广泛的研究,接下来还将继续改进新方法,以便更好地模拟电离辐射引起的复杂DNA损伤。
论文资深作者Sebastian Kraves表示,“这不仅是因为该团队在极端环境下成功部署了CRISPR基因组编辑、PCR和纳米孔测序等新技术,并且我们能将它们整合到一个功能完整的生物技术工作流程中,这适用于DNA修复和微重力条件下其他基本细胞过程的研究,” “这些进展让这个团队充满了希望,他们希望人类能重新探索和居住在广阔的太空。”
可见,这项研究为人类探索浩渺的太空,以及未来实现星际旅行展现了更为广阔的前景。
(本文参考网易有关文章编写)