Useita vuosia sitten Clay Wang vei lapsensa Kalifornian avaruuskeskukseen näyttääkseen heille avaruussukkulan. Mutta tarkastellessaan Endeavoria ja ajatellessaan ihmisen ulkomaiden etsintää, farmakologi ihmetteli myös: entä jos joukkue loppisi lääkkeitä puoliväliin Marsiin? Kolme vuotta kestäneen Mars-matkan aikana voi mennä pieleen. Ja voit ottaa vain rajoitetun määrän lääkkeitä.
"Ruoassa voit ennustaa tarkasti, kuinka paljon astronautit tarvitsevat syödä", Wang sanoo. "Et voi tehdä sitä lääkkeillä."
Mitä tehdä, jos tarvitaan lääkettä, jota ei ole laitettu? Ongelmaa pahentaa se, että avaruusympäristössä monet lääkkeet menettävät voimansa ja hajoavat nopeammin kuin maan päällä.
Näistä syistä Wang uskoo, että tulevien Marsin etsijöiden tulisi kasvattaa omia lääkkeitään. Etelä-Kalifornian yliopiston laboratoriossa hän valmistautuu tekemään kokeilun tämän mahdollistamiseksi.
Jos kaikki sujuu suunnitelman mukaan, muutama onnekas sieni-yksilö, nimeltään Aspergillus nidulans, kulkee SpaceX-raketilla kansainväliseen avaruusasemalle.
Tämä erityinen sieni on välttämätöntä biolääketieteellisessä tutkimuksessa. Tutkijat ovat tutkineet A. nidulansin perimää kaukaa, mutta tuntemattomia osia on jäljellä. Monien geenien toiminnot ovat tuntemattomia, ja Wangin joukkue toivoo, että kosminen stressi auttaa geenejä aktivoimaan ja tuottamaan uusia komponentteja. Jos ajattelemme A. nidulansia tehtaana, "suuri osa kyseisen tehtaan koneista on sammutettu, joten emme tiedä mitä he tekevät", Wang selittää. "Avaruudessa ne voivat käynnistyä."
Useimmissa tapauksissa A. nidulans tuottaa vain muutama luokka yhdisteitä, mutta Wang sanoo laboratoriossaan todenneen, että "ne tuottavat erilaisia luonnontuotteita olosuhteista riippuen, joissa ne kasvavat". Tiimi toivoo, että ainutlaatuiset stressaavat tilan olosuhteet kykenevät herättämään luovuutta ja tuottamaan aineosia, jotka voidaan sisällyttää lääkkeisiin. Tämä auttaisi sekä maanpäällisiä että astronauteja avaruudessa.
Mainosvideo:
Wangin joukkue haluaa myös muuttaa A. nidulansia tai muita sieniä tehtaiksi, jotka pystyvät tuottamaan monenlaisia lääkkeitä avaruudessa. Mutta ensinnäkin heidän täytyy nähdä, kuinka korkea säteily ja matala painoolosuhteet vaikuttavat kasveihin. Mitä yhdisteitä ne tuottavat, missä määrin? Mitkä geenit aktivoituvat, kuinka ne tukahdutetaan?
Selvittääkseen sieninäytteet lähetetään useille päiville avaruusasemalle ja pakastetaan sitten, kunnes ne palaavat maahan. Kun avaruus sienet palaavat, tutkijat vertaa niiden metaboliitteja, proteiineja ja geenien ilmentymismalleja maan pinnalle.
Tutkijat voisivat sitten käyttää näitä tietoja kasvattaakseen sienen tilaa kestäviä kantoja - A. nidulansia tai muita lajeja, jos he löytävät sellaisia, jotka soveltuvat paremmin tähän työhön.
Esimerkiksi A. nidulans kykenee tuottamaan yhdisteitä, jotka torjuvat alhaista luutiheyttä, ongelma, joka vaivaa astronauteja, jotka viettävät paljon aikaa painovoiman ulkopuolella. Yleensä sieni tuottaa tätä yhdistettä pieninä määrinä, mutta selektiivisesti lisäämällä kantoja, jotka tuottavat suuria määriä tätä yhdistettä, tutkijat voisivat tuottaa tuottavampia versioita.
Wang uskoo, että tulevat Marsin tutkijat voisivat ottaa muutaman itiön jokaisesta kannasta ja kasvattaa niitä tarpeen mukaan tuottaen lääkkeitä vain 2–4 päivässä. Toisin kuin kasveja, sienet eivät tarvitse maaperää tai erityisiä valaistusolosuhteita. Tarvitsee vain ruokajätteet ja vähän vettä.
Katse eteenpäin geenitekniikka voi auttaa sieniä tuottamaan kaikenlaisia antibakteerisia, sienilääkkeitä ja jopa syövän vastaisia lääkkeitä matkalla Marsiin ja takaisin. Niiden avulla olisi mahdollista valmistaa mitä tahansa sienistä saatua lääkettä.
"Suuri läpimurto synteettisessä biologiassa on kyky ohjelmoida nämä organismit uudelleen", sanoo Wang. "Paitsi että voimme ohjelmoida heidät uudelleen, voimme manipuloida niitä helposti."
Loppujen lopuksi Wang sanoo, että astronautien ei tarvitse edes ottaa ensiapulaukkua mukanaan. Jos Marsin tutkijoilta loppuu griseowulfiini, maanohjaus lähettää heille lääkkeen valmistuksessa käytetyn geenisekvenssin sähköpostitse, ja DNA-syntetisaattori voi kirjoittaa nämä koodit keinotekoiseen soluun, joka sitten tuottaa lääkkeen.
Mutta vaikka tutkijat voivat jo kirjoittaa DNA: ta keinosoluihin, tämän tekniikan käytännöllinen soveltaminen on meistä useiden vuosikymmenien päässä.
ILYA KHEL