8 月 30 日消息，美國宇航局(NASA)宇航員在太空中進(jìn)行的 CRISPR 實(shí)驗首次表明，DNA 可以在微重力環(huán)境下自我修復。

　　CRISPR 是“成簇的規則間隔的短回文重復序列”縮寫(xiě)，是一種基因組編輯工具，用于在 DNA 的特定區域產(chǎn)生斷裂。這項技術(shù)主要涉及使用細菌中的 Cas 蛋白質(zhì)。為了控制這些蛋白質(zhì)切割 DNA 的位置，科學(xué)家們在 Cas 蛋白質(zhì)中添加了一條特定的 RNA 鏈，并將其插入細胞中。

　　以 RNA 為向導，這種蛋白質(zhì)將沿著(zhù) DNA 鏈行進(jìn)，直到找到相應的序列并進(jìn)行切割。在地球上，這種先進(jìn)的方法已經(jīng)被用于編輯醫療領(lǐng)域的植物、動(dòng)物和人類(lèi)細胞的基因?，F在 CRISPR 技術(shù)已經(jīng)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(shí)驗的一部分，國際空間站(ISS)上的宇航員在普通酵母的 DNA 中制造了斷裂，然后分析了其自我修復過(guò)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(jìn)行太空基因 6 號實(shí)驗

　　在實(shí)驗過(guò)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(shuō)，CRISPR 被引入太空，并在國際空間站上進(jìn)行第一次成功的基因組操作，擴大了未來(lái) DNA 修復實(shí)驗的可能性。

　　“Genes In Space-6”實(shí)驗 2018 年由明尼蘇達州的四名學(xué)生提出，當時(shí)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(shí)驗?？紤]到宇航員在太空中患癌癥的風(fēng)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(gè)實(shí)驗。

　　在太空中遭受到的輻射增加有可能損害人類(lèi)的 DNA。在地球上，人體可以通過(guò)添加和刪除 DNA 堿基來(lái)修復這種斷裂，或者在不改變兩個(gè)片段的情況下重新連接它們。然而，在“Genes In Space-6”實(shí)驗之前，這些過(guò)程在微重力下還沒(méi)有被研究過(guò)。

　　該研究的合著(zhù)者、NASA 下屬約翰遜太空中心微生物學(xué)家莎拉·華萊士(Sarah Wallace)在一份聲明中說(shuō)：“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(wù)規劃者確定是否需要更多的輻射防護。根據華萊士的說(shuō)法：“重要的是要了解輻射情況，以確保機組人員正受到保護，并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(shù)意味著(zhù)，科學(xué)家可以分析在太空中遭受破壞的 DNA，而不是依賴(lài)于從地球上被切割后送上空間站的樣本。研究人員說(shuō)，雖然 CRISPR 在太空中的使用原則相同，但它們需要針對太空環(huán)境進(jìn)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(xué)家，她在聲明中表示：“我們不能把地球上的東西不經(jīng)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(huán)境生命系統的安全。例如，我們?yōu)檎麄€(gè)過(guò)程提供定制工具包，著(zhù)眼于如何使用最少的安全材料獲得最好的科學(xué)發(fā)現。”

　　隆美爾補充說(shuō)：“我們已經(jīng)可以證實(shí)，在太空中做這類(lèi)研究并不太復雜。試驗按照計劃進(jìn)行，并展示了預期結果。”

　　華萊士認為，要完全了解 DNA 在太空中的修復過(guò)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(lái)，“在太空中建立完整的分子實(shí)驗室將會(huì )讓我們在那里完成更多的研究”。
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