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    Spremere l'innovazione dallo studio NASA Twins:pipettaggio e isolamento cellulare nello spazio

    L'immunologo della NASA Hawley Kunz esegue una valutazione in microgravità delle fasi di pipettaggio necessarie per la purificazione terrestre delle cellule. Credito:NASA

    Proprio come i primi esploratori, Gli investigatori dello studio sui gemelli della NASA si stanno avventurando in un nuovo territorio. La conduzione di ricerche sull'omica umana su due astronauti nell'ambito della missione di un anno che si è svolta a bordo della Stazione Spaziale Internazionale è una di queste iniziative. Con l'evolversi della tecnologia, così fa la ricerca. La NASA sta valutando tecniche di ricerca più efficienti e innovative per prepararsi al viaggio su Marte.

    Il pensiero innovativo potrebbe migliorare il modo in cui i campioni biologici vengono elaborati e trasportati dallo spazio ai laboratori di ricerca sulla Terra per studi futuri. Questo pensiero è stato suggerito dai ricercatori del Programma di ricerca umana (HRP) della NASA e dai ricercatori del Twins Study della Johns Hopkins Medicine.

    I campioni appena isolati producono risultati migliori rispetto alle cellule isolate da campioni congelati restituiti sulla Terra dal laboratorio orbitante. Il pipettaggio di campioni freschi a temperatura ambiente e l'esecuzione dell'isolamento delle cellule sulla stazione spaziale eliminano anche la necessità di una logistica di trasporto rapida, e consente campionamenti più frequenti. Una volta isolate le cellule, i campioni possono essere efficacemente congelati e tornare in qualsiasi momento su qualsiasi veicolo di trasferimento per ulteriori analisi.

    Su un aereo che viene utilizzato come analogo di volo parabolico per creare brevi periodi di microgravità simulata, Gli investigatori dello studio sui gemelli Dr. Andrew Feinberg e Lindsay Rizzardi della Johns Hopkins Medicine hanno testato una teoria secondo cui i liquidi potrebbero essere trasferiti in modo sicuro in microgravità usando una pipetta, che è un magro, tubo di misura graduato. In precedenza i ricercatori pensavano che il trasferimento di fluidi biologici nello spazio potesse comportare rischi per il controllo preciso del campione.

    Gli immunologi della NASA e gli investigatori dello studio sui gemelli della Johns Hopkins Medicine testano le tecniche di pipettaggio e isolamento cellulare in microgravità simulata su un volo parabolico. Da sinistra a destra, Hawley Kunz, Lindsay Rizzardi, Dottor Andy Feinberg, Brian Crucian. Credito:NASA

    "Questo analogo ha dimostrato che il pipettaggio di fluidi aperti è relativamente semplice e facilmente controllabile e che tutte le fasi di trasferimento del fluido associate alla centrifugazione possono essere replicate in condizioni di microgravità, " Feinberg ha detto. "Quando si tratta di materiale genetico, la ricerca richiede un preciso trasferimento di liquidi tra diversi tipi di tubi per purificare il DNA, RNA o proteine ​​da campioni biologici per eseguire analisi molecolari."

    In concomitanza con la ricerca sul trasferimento di fluidi c'era la ricerca sull'isolamento cellulare condotta dagli immunologi della NASA Brian Crucian, Clarence Sams, Hawley Kunz e l'astronauta della NASA e biologa molecolare Kate Rubins. I ricercatori della NASA hanno testato i protocolli terrestri per la purificazione delle cellule in condizioni di microgravità utilizzando l'analogo del volo parabolico. Hanno scoperto che l'isolamento e la purificazione delle cellule potrebbero essere entrambi eseguiti in condizioni di microgravità. Rubins ha anche confermato alcuni di questi risultati nello spazio. Hanno pubblicato la loro ricerca con Feinberg e Rizzardi nel numero di luglio 2016 di Microgravità NPJ .

    Crucian ha detto, "Le procedure di laboratorio per l'isolamento e la purificazione delle cellule richiedono in genere una centrifugazione in gradiente sensibile, accurata estrazione di cellule isolate, e pipettaggio generale aperto di liquidi per il lavaggio e il trasferimento delle cellule isolate."

    Essere in grado di trasferire fluidi e isolare le cellule nello spazio è significativo per una serie di motivi. Marte è una distanza impegnativa dalla Terra se mai è necessaria la diagnostica di un membro dell'equipaggio. Consentire agli astronauti di condurre più ricerche sull'uomo in modo indipendente potrebbe aiutare a diagnosticare una malattia più rapidamente, forse salvare una vita in caso di emergenza medica.

    Mentre la NASA si prepara per il suo viaggio su Marte, il modo in cui i ricercatori gestiscono ed elaborano i campioni biologici nello spazio potrebbe cambiare. I protocolli convalidati dagli investigatori della Johns Hopkins e della NASA dimostrano che i protocolli standard di isolamento cellulare possono effettivamente essere eseguiti nello spazio, qualcosa che può consentire certi tipi di genetica, o "omici", ricerca a bordo della stazione spaziale. Le tecnologie di biologia molecolare come i sequenziatori portatili continuano ad evolversi spingendo i confini della ricerca scientifica. HRP continuerà ad adattare le sue metodologie per supportare nuove ricerche che proteggano e garantiscano la sicurezza dei futuri equipaggi in missioni di lunga durata, aprendo al contempo la porta a opportunità innovative.


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