Астронавты впервые использовали геномный редактор CRISPR/Cas9 в опытах с клетками дрожжей на борту Международной космической станции, что помогло ученым детально изучить то, как происходит процесс починки ДНК в космосе. Результаты их совместных опытов были опубликованы в статье в журнале PLoS One, передает ТАСС.
«Участие в проекте Genes in Space-6 было большой честью для нас. Меня до сих пор поражает сложность всех операций, проделанных на орбите, начиная с редактирования генома клеток и секвенирования их ДНК. Их осуществление на борту МКС стало огромным шагом вперед для космической биологии», — заявила научный сотрудник Космического центра NASA имени Джонсона в Хьюстоне (США) Сара Кастро-Уоллас, чьи слова приводит пресс-служба журнала.
Геномный редактор CRISPR/Cas9 был открыт в начале 2010 годов сразу тремя группами зарубежных генетиков, две из которых получили за это открытие Нобелевскую премию в прошлом году. С тех пор он пережил несколько модернизаций, которые позволяют ученым использовать его для редактирования генома почти со стопроцентной точностью.
По сравнению со многими другими системами редактирования генома CRISPR/Cas9 отличается простотой использования и высокой гибкостью, что позволяет использовать его в практически любых условиях. Как отмечает Кастро-Уоллас, подобные соображения послужили одной из причин, почему этот геномный редактор был первым отправлен в космос и использован там для проведения научных экспериментов.
В отличие от большинства аналогичных экспериментов на Земле, эти опыты были направлены не на редактирование ДНК, а на формирование большого числа разрывов в ее двойной спирали. Подобные дефекты, как сегодня предполагают ученые, должны часто образовываться в космосе в результате воздействия заряженных частиц, гамма-лучей и прочих форм радиации.
Биологов давно интересует то, насколько эффективно клетки исправляют подобные повреждения в их геноме, к каким последствиям может приводить их накопление в условиях невесомости. Случайный характер накопления мутаций мешал получению однозначных ответов на этот вопрос и поискам различий в работе систем починки ДНК в космосе и на Земле.
Кастро-Уоллас и ее коллеги модифицировали работу CRISPR/Cas9 таким образом, что геномный редактор начал вносить предсказуемые разрывы двойной цепочки ДНК в конкретных регионах генома, что упростило наблюдения за процессом починки подобных мутаций. Подготовив несколько наборов реагентов для таких опытов, ученые отправили часть из них на МКС и попросили экипаж станции провести серию опытов, используя геномный редактор и культуры клеток дрожжей.
Параллельно биологи проводили аналогичные эксперименты с грибками в лаборатории на Земле. Это позволило специалистам NASA и их коллегам из ведущих научных центров США детально сравнить, как протекает починка этих разрывов на поверхности планеты и в открытом космосе.
Как показали эти наблюдения, процесс восстановления двойной спирали ДНК в целом протекал по одним и тем же принципам и в невесомости, и при наличии силы притяжения. Это ставит под сомнение теории многих биологов, предполагавших в прошлом, что пребывание в невесомости может заметно ухудшить способность клеток исправлять подобные мутации.
В ближайшее время ученые планируют провести другие опыты с CRISPR/Cas9 на борту МКС. Эти эксперименты, как надеются Кастро-Уоллас и ее коллеги, помогут им понять, изменится ли работа систем починки ДНК в ходе более длительных экспедиций в космос, а также раскрыть возможные различия в работе геномных редакторов на Земле и на ее орбите.
А.Ж.
