Kilka lat temu Clay Wang zabrał swoje dzieci do Kalifornijskiego Centrum Kosmicznego, aby pokazać im prom kosmiczny. Ale patrząc na Endeavour i myśląc o eksploracji kosmosu przez ludzi, farmakolog zastanawiał się również: co by się stało, gdyby zespołowi zabrakło leków w połowie drogi na Marsa? Podczas trzyletniej misji na Marsa wiele rzeczy może się nie udać. Możesz zabrać ze sobą tylko ograniczoną liczbę leków.
„W przypadku jedzenia można dokładnie przewidzieć, ile astronauci będą musieli zjeść” - mówi Wang. „Nie możesz tego zrobić za pomocą leków”.
Co zrobić, jeśli potrzebny jest lek, którego nie podano? Problem pogłębia fakt, że w środowisku kosmicznym wiele narkotyków traci moc i rozkłada się szybciej niż na Ziemi.
Z tych powodów Wang uważa, że przyszli badacze Marsa powinni hodować własne leki. W swoim laboratorium na University of Southern California przygotowuje się do przeprowadzenia eksperymentu, który ma to umożliwić.
Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, kilka szczęśliwych okazów grzybów zwanych Aspergillus nidulans poleci na rakiecie SpaceX na Międzynarodową Stację Kosmiczną.
Ten szczególny rodzaj grzyba jest niezbędny do badań biomedycznych. Naukowcy zbadali genom A. nidulans na szeroką skalę, ale nieznane części pozostają. Funkcje wielu genów są nieznane, a zespół Wanga ma nadzieję, że kosmiczny stres pomoże genom w aktywacji i produkcji nowych składników. Jeśli pomyślimy o A. nidulans jako o fabryce, „wiele maszyn w tej fabryce zostało wyłączonych, więc nie wiemy, co robią” - wyjaśnia Wang. „W kosmosie mogą się włączyć”.
W większości przypadków A. nidulans wytwarza tylko kilka klas związków, ale Wang twierdzi, że jego laboratorium odkryło, że „wytwarzają one różne produkty naturalne w zależności od warunków, w których rosną”. Zespół ma nadzieję, że wyjątkowe stresujące warunki kosmiczne będą w stanie rozruszać kreatywność i wytwarzać składniki, które można będzie włączyć do leków. Pomogłoby to zarówno ziemianom, jak i astronautom w kosmosie.
Film promocyjny:
Zespół Wanga chce również przekształcić A. nidulans lub inne grzyby w fabryki zdolne do produkcji szerokiej gamy leków w kosmosie. Najpierw jednak muszą zobaczyć, jak wysokie promieniowanie i niska grawitacja wpłyną na rośliny. Jakie związki będą wytwarzać, w jakich ilościach? Jakie geny są aktywowane, jak są tłumione?
Aby się tego dowiedzieć, próbki grzybów zostaną wysłane na stację kosmiczną na kilka dni, a następnie zamrożone, dopóki nie powrócą na Ziemię. Kiedy kosmiczne grzyby powrócą, naukowcy porównają swoje metabolity, białka i wzorce ekspresji genów z tymi na Ziemi.
Naukowcy mogliby następnie wykorzystać te informacje do wyhodowania odpornych na kosmos szczepów grzyba, A. nidulans lub innych gatunków, jeśli znajdą lepsze do tego zadania.
Na przykład A. nidulans jest zdolny do wytwarzania związków zwalczających niską gęstość kości, problem, który nęka astronautów spędzających dużo czasu poza grawitacją. Zwykle grzyb wytwarza ten związek w niewielkich ilościach, ale dzięki selektywnej hodowli szczepów, które wytwarzają duże ilości tego związku, naukowcy mogli stworzyć bardziej produktywne wersje.
Wang uważa, że przyszli badacze Marsa mogliby pobrać kilka zarodników każdego szczepu i hodować je w razie potrzeby, produkując leki w zaledwie 2-4 dni. W przeciwieństwie do roślin grzyby nie potrzebują gleby ani specjalnych warunków oświetleniowych. Wystarczy marnować żywność i trochę wody.
Patrząc w przyszłość, inżynieria genetyczna może pomóc grzybom w produkcji wszelkiego rodzaju leków przeciwbakteryjnych, przeciwgrzybiczych, a nawet przeciwnowotworowych w drodze na Marsa iz powrotem. Z ich pomocą można by zrobić dowolny lek na bazie grzybów.
„Wielkim przełomem w biologii syntetycznej jest możliwość przeprogramowania tych organizmów” - mówi Wang. „Nie tylko możemy je przeprogramować, ale z łatwością możemy nimi manipulować”.
W końcu, mówi Wang, astronauci nie będą musieli nawet zabierać ze sobą apteczki. Jeśli badaczom Marsa zabraknie griseowulfiny, kontrola naziemna prześle im e-mailem sekwencję genów użytą do wytworzenia leku, a syntezator DNA może zapisać te kody w sztucznej komórce, która następnie wyprodukuje lek.
Ale chociaż naukowcy mogą już wpisywać DNA do sztucznych komórek, praktyczne zastosowanie tej technologii jest odległe o kilkadziesiąt lat.
ILYA KHEL