Se gli umani sono destinati allo spazio profondo, hanno bisogno di capire che l'ambiente spaziale cambia la salute, compreso l'invecchiamento e la resistenza agli antibiotici.

Un nuovo progetto della NASA potrebbe aiutare. Ha lo scopo di sviluppare la tecnologia utilizzata per studiare gli "omici", campi della microbiologia importanti per la salute umana. Omics include la ricerca sui genomi, microbiomi e proteomi.

Il progetto Omics in Space è guidato dal Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California. Il progetto è stato recentemente finanziato dal Translational Research Institute for Space Health della NASA per quattro anni di studio. Oltre quel tempo, La NASA spera di sviluppare progetti stampabili in 3D per gli strumenti sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), in grado di gestire liquidi come campioni di sangue senza versarsi in condizioni di microgravità. Questi strumenti potrebbero consentire agli astronauti di analizzare campioni biologici senza rimandarli sulla Terra.

Imparare come i batteri influenzano la salute dell'equipaggio, o come i geni influenzano l'invecchiamento e le malattie, può garantire la sicurezza delle missioni a lungo termine su Marte e oltre.

Nessuna posta notturna nello spazio

La NASA ha già studiato l'omica con sforzi come l'esperimento Microbial Tracking 1, che ha esaminato la diversità microbica sulla stazione spaziale. Ma non c'è modo di processare i campioni sulla stazione in questo momento, quindi devono essere spediti sulla Terra.

Possono trascorrere mesi tra il momento in cui viene prelevato un campione e viene eseguita un'analisi, ha detto Kasthuri Venkateswaran di JPL, ricercatore principale per il progetto Omics in Space.

"Non hai la posta notturna quando vai nello spazio, " Ha detto Venkateswaran. "Devi fare tutte le analisi da solo. Questo progetto svilupperà un sistema automatizzato per lo studio della biologia molecolare con un intervento minimo dell'equipaggio".

Una delle maggiori sfide nella preparazione dei campioni è la gestione dei fluidi in condizioni di microgravità. Gli astronauti raccolgono una varietà di campioni, compresa la propria saliva e il proprio sangue, così come i microbi prelevati dalle pareti della ISS. Questi campioni devono poi essere miscelati con acqua in modo da poter essere iniettati negli strumenti per l'analisi. Senza gli strumenti adeguati, i campioni possono fuoriuscire, galleggiare o formare bolle d'aria che potrebbero compromettere i risultati.

Un grande passo nel 2016

L'anno scorso, La NASA ha compiuto un grande passo avanti sequenziando per la prima volta il DNA nello spazio. Gli astronauti usavano un piccolo, strumento di sequenziamento portatile chiamato MinION, sviluppato da Oxford Nanopore Technologies.

Omics in Space si baserà su questo successo sviluppando un estrattore automatico di DNA/RNA che preparerà i campioni per il dispositivo aMinION. Una parte fondamentale di questo estrattore è una cartuccia di plastica stampabile in 3D necessaria per estrarre gli acidi nucleici dai campioni per il sequenziamento MinION.

Tutta questa tecnologia è stata testata qui sulla Terra, disse Camilla Urbaniak, ricercatore post-dottorato presso JPL e co-investigatore su Omics in Space.

"Stiamo prendendo ciò che c'è sulla Terra per analizzare il DNA e consolidare tutti i passaggi in un sistema automatizzato, " Urbaniak ha detto. "La novità è che stiamo sviluppando uno sportello unico in grado di estrarre ed elaborare tutti questi campioni".

Il futuro della salute spaziale

Precedenti ricerche sull'omica hanno rivelato che il sistema immunitario degli astronauti tende ad essere più debole dopo aver vissuto sulla ISS. Gli scienziati non sono sicuri del perché.

Il campo dell'epigenetica, che studia come vengono espressi i geni, compreso il modo in cui invecchiano gli esseri umani, potrebbe aiutare a spiegare come la microgravità e i raggi cosmici influenzino il nostro DNA.

Ma Omics in Space non riguarda solo i passeggeri umani che viaggiano verso la ISS. Ci sono anche microbi, trasportato da esseri umani e merci allo stesso modo, che si accumulano a bordo delle navicelle spaziali.

"Dobbiamo mettere insieme una 'lista dei passeggeri' dei microbi che viaggiano nello spazio, " ha detto Nitin Singh di JPL, un altro co-investigatore del progetto. "Quindi, gli astronauti possono rilevare marcatori genetici che rivelano se questi microbi sono utili o dannosi:il "bagaglio" che questi passeggeri portano con sé".

Essere in grado di rispondere ai cambiamenti nell'ambiente di un equipaggio è fondamentale durante i lunghi viaggi spaziali, ha detto Ganesh Mohan di JPL, un co-investigatore del progetto che lavorerà per rilevare i microbi patogeni.

"Puoi vedere se un microbo potenzialmente dannoso sta aumentando di numero in tempo reale. Se necessario, potremmo quindi intraprendere azioni per contrastare quei microbi, " disse Mohan.