Ser capaz de identificar microbios en tiempo real a bordo de la Estación Espacial Internacional , sin tener que enviarlos primero a la Tierra para su identificación, sería revolucionario para el mundo de la microbiología y la exploración espacial.
El equipo de Genes in Space-3 convirtió esta posibilidad en realidad este año, cuando completó el primer proceso de muestreo a secuencia completamente a bordo de la estación espacial.
La capacidad de identificar microbios en el espacio podría ayudar en la capacidad de diagnosticar y tratar las dolencias de los astronautas en tiempo real, así como ayudar en la identificación de la vida basada en el ADN en otros planetas.
También podría beneficiar a otros experimentos a bordo del laboratorio orbital.
La identificación de microbios implica aislar el ADN de las muestras y luego amplificar (o hacer muchas copias) ese ADN que luego puede secuenciarse o identificarse.
La investigación se dividió en dos partes: la recolección de muestras microbianas y la amplificación mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), luego la secuenciación y la identificación de los microbios.
La astronauta de la NASA Peggy Whitson condujo el experimento a bordo del laboratorio orbital, con la microbióloga de la NASA y la investigadora principal del proyecto, Sarah Wallace, y su equipo, que la observan y guían desde Houston.
Como parte de la monitorización microbiana regular, las placas de Petri se tocaron en varias superficies de la estación espacial.
Trabajando dentro de la Microgravity Science Glovebox ( MSG ) aproximadamente una semana después, Whitson transfirió células de colonias bacterianas en crecimiento a esas placas en tubos de ensayo en miniatura, algo que nunca se había hecho antes en el espacio.
Una vez que las células se recogieron con éxito, llegó el momento de aislar el ADN y prepararlo para la secuenciación, lo que permite la identificación de los organismos desconocidos, otra primicia para la microbiología espacial. Sin embargo, un evento meteorológico histórico amenazó la capacidad del equipo de tierra de guiar el progreso del experimento.
"Comenzamos a escuchar los informes del huracán Harvey durante la semana que transcurrió entre la actuación de Peggy en la primera parte de la recolección de la muestra y la preparación de la secuencia real", dijo Wallace.
Cuando JSC se volvió inaccesible debido a condiciones de carretera peligrosas y crecientes inundaciones, el equipo del Centro de Integración de Operaciones de carga útil del Centro de Vuelo Espacial Marshall en Huntsville, Alabama, que sirve como "Control de Misión" para todas las estaciones de investigación, trabajó para conectar Wallace a Whitson usando Wallace teléfono celular personal.
Con un huracán causando estragos en el exterior, Wallace y Whitson se propusieron hacer historia. Wallace ofreció apoyo a Whitson, un bioquímico, ya que utilizó el dispositivo MinION para secuenciar el ADN amplificado. Los datos fueron enviados al equipo de Houston para su análisis e identificación.
"Una vez que obtuvimos los datos sobre el terreno, pudimos darle la vuelta y comenzar a analizarlo", dijo Aaron Burton, bioquímico de la NASA y co-investigador del proyecto. "Obtienes todas estas tramas de garabatos y tienes que convertirlas en As, Gs, Cs y Ts".
Aquellos como, Gs, Cs y Ts son adenina, guanina, citosina y timina, las cuatro bases que componen cada cadena de ADN y pueden decirle de qué organismo proviene la cadena de ADN.
"Inmediatamente, vimos aparecer un microorganismo, y luego un segundo, y fueron cosas que encontramos todo el tiempo en la estación espacial", dijo Wallace. "La validación de estos resultados sería cuando volvamos a poner la muestra a prueba en la Tierra".
Poco después, las muestras regresaron a la Tierra, junto con Whitson, a bordo de la nave espacial Soyuz.
Se completaron pruebas bioquímicas y de secuenciación en los laboratorios terrestres para confirmar los hallazgos de la estación espacial.
Ejecutaron pruebas varias veces para confirmar la precisión.
Cada vez, los resultados fueron exactamente los mismos en el suelo que en la órbita.
"Lo hicimos. Todo funcionó a la perfección ", dijo Sarah Stahl, microbióloga.
Desarrollado en sociedad por Johnson Space Center y Boeing de la NASA , esta investigación patrocinada por National Lab es administrada por el Centro para el Avance de la Ciencia en el Espacio .
Genes in Space-1 marcó la primera vez que se utilizó la PCR en el espacio para amplificar el ADN con el termociclador miniPCR, seguido poco después por Biomolecule Sequencer , que utilizó el dispositivo MinION para secuenciar el ADN.
Genes in Space-3 logro con estas dos investigaciones crear un proceso completo de identificación microbiana en microgravedad.
"Fue una colaboración natural unir estas dos piezas de tecnología porque, individualmente, ambas son geniales, pero juntas permiten aplicaciones de biología molecular extremadamente potentes", dijo Wallace.
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También podría beneficiar a otros experimentos a bordo del laboratorio orbital.
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La investigación se dividió en dos partes: la recolección de muestras microbianas y la amplificación mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), luego la secuenciación y la identificación de los microbios.
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Cuando JSC se volvió inaccesible debido a condiciones de carretera peligrosas y crecientes inundaciones, el equipo del Centro de Integración de Operaciones de carga útil del Centro de Vuelo Espacial Marshall en Huntsville, Alabama, que sirve como "Control de Misión" para todas las estaciones de investigación, trabajó para conectar Wallace a Whitson usando Wallace teléfono celular personal.
Con un huracán causando estragos en el exterior, Wallace y Whitson se propusieron hacer historia. Wallace ofreció apoyo a Whitson, un bioquímico, ya que utilizó el dispositivo MinION para secuenciar el ADN amplificado. Los datos fueron enviados al equipo de Houston para su análisis e identificación.
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Aquellos como, Gs, Cs y Ts son adenina, guanina, citosina y timina, las cuatro bases que componen cada cadena de ADN y pueden decirle de qué organismo proviene la cadena de ADN.
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Poco después, las muestras regresaron a la Tierra, junto con Whitson, a bordo de la nave espacial Soyuz.
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