國際空間站實驗使用CRISPR擴(kuò)展DNA研究工具包

研究 DNA 修復(fù)是未來太空探索的關(guān)鍵，這可能會使人類面臨由輻射引起的 DNA 損傷的風(fēng)險。太空中的條件也可能影響身體修復(fù)此類損傷的方式，從而可能加劇這種風(fēng)險。

由于四名學(xué)生、一組研究人員的工作，以及 CRISPR 基因組編輯技術(shù)首次在太空中使用，最近在國際空間站上的一項調(diào)查成功地在普通酵母的 DNA 中產(chǎn)生了斷裂，指導(dǎo)了修復(fù)方法，并對修補(bǔ)后的 DNA 進(jìn)行測序，以確定其原始順序是否已恢復(fù)。在太空-6基因的研究人員報告在發(fā)布的全過程在空間這個第一完成論文。

這些結(jié)果顯著擴(kuò)展了空間站的分子生物學(xué)工具包，使 DNA 修復(fù)研究和其他各種微重力生物學(xué)研究成為可能。

身體修復(fù) DNA 中的雙鏈斷裂——雙螺旋的兩條相互纏繞的鏈的切斷——兩種主要方式之一。在一種方法中，可以添加或刪除堿基。另一種方法是在不改變 DNA 序列的情況下重新連接鏈。直到現(xiàn)在，技術(shù)和安全問題阻礙了對空間站上這些維修過程的研究。

Space-6 中的基因是來自明尼蘇達(dá)州的四名學(xué)生的創(chuàng)意：Aarthi Vijayakumar、Michelle Sung、Rebecca Li 和 David Li。作為太空基因計劃的一部分，他們贏得了參與這項研究的機(jī)會，這是一項全國性競賽，要求 7 至 12 年級的學(xué)生使用國際空間站美國國家實驗室和空間站上的工具設(shè)計 DNA 分析實驗。該團(tuán)隊也是結(jié)果論文的共同作者。

為了在特定位置產(chǎn)生 DNA 斷裂，該團(tuán)隊使用了一種稱為 CRISPR 的基因組編輯技術(shù)，它代表 Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats。這些是細(xì)菌中短的、重復(fù)的 DNA 序列，它們之間有病毒 DNA 序列。細(xì)菌將病毒 DNA 序列轉(zhuǎn)錄為 RNA，然后將特定蛋白質(zhì)引導(dǎo)至病毒 DNA 并將其切割。科學(xué)家們利用這種自然發(fā)生的免疫反應(yīng)來創(chuàng)造這項技術(shù)。

通過使用 CRISPR，研究人員可以在基因組的已知位置創(chuàng)建精確控制的斷裂，從而消除隨機(jī)損壞可能帶來的風(fēng)險。這為允許 DNA 修復(fù)在太空中進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)，提供了深入了解所使用的修復(fù)機(jī)制類型的機(jī)會。

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