NASA, w ramach projektu Omics in Space, będzie wykorzystywać druk 3D do produkcji kartridży służących do izolacji RNA i DNA z próbek biologicznych pobieranych w trakcie pobytu astronautów w przestrzeni kosmicznej. Ma to służyć poznaniu wpływu środowiska kosmicznego na organizmy żywe oraz poprawie zdrowia samych astronautów.
Chociaż minęło już prawie 57 lat od umieszczenia pierwszego człowieka w przestrzeni kosmicznej, chociaż w planach jest kolonizacja powierzchni Marsa, wciąż niewiele wiemy o wpływie kosmosu na organizm człowieka. Znany jest nam już związek braku grawitacji z ubytkami w masie mięśniowej i osteoporozą, jednak nie do końca wiadomo, co dokładnie stoi za zmianami w procesie starzenia się komórek, czy osłabieniem układu odpornościowego powracających na Ziemię astronautów. Również nie całkiem poznany jest wpływ na mikroorganizmy, które przy okazji wynoszone są w przestrzeń kosmiczną. A wiedza o przyczynach problemów i możliwość ich przewidywania są niezbędne, jeśli mamy wiązać jakiekolwiek plany związane z dłuższymi pobytami w przestrzeni kosmicznej.
W poznawaniu odpowiedzi na pytania dotyczące zdrowia astronautów nieocenione są próbki biologiczne – z ich śliny i krwi, a także wymazy pobrane ze ścian ISS. Jednak analiza tych próbek, jak do tej pory, jest utrudniona ze względu na konieczność odsyłania ich do laboratorium na Ziemi, co zajmuje miesiące. Dodatkowo, z oczywistych względów manipulowanie cieczami przy zerowej grawitacji jest lekko utrudnione. Próbki nie tylko mogą się łatwo wylać, dużo większym problemem są formujące się w nich bańki powietrza wpływające na wynik badań.
Wszystkie te czynniki są powodem, dla którego NASA prowadzi intensywne prace nad wprowadzeniem odpowiednich narzędzi i analizatorów na pokład ISS. Z ich użyciem, astronauci będą w stanie samodzielnie analizować pobrane próbki i zebrane dane wysyłać na Ziemię. Zautomatyzowany system oszczędzi problemów zarówno ze skomplikowanym transportem próbek, jak i ich obsługą w warunkach bezgrawitacyjnych. Tak powstał projekt Omics in Space prowadzony przez Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie – „Omics”, ponieważ obejmuje badania nad genomiką, mikrobiomiką i proteomiką.
Już w 2016 roku astronautom udało się z użyciem miniaturowego sekwencjonatora MinION stworzonego przez Oxford Nanopore Technologies po raz pierwszy zsekwencjonować DNA w przestrzeni kosmicznej. Kolejnym etapem projektu będzie opracowanie zautomatyzowanego urządzenia izolującego DNA i RNA przygotowującego próbki do analizy w MinION. Kluczowym elementem będą drukowalne w 3D kartridże z mikrokolumnami do oczyszczenia kwasów nukleinowych.
Możliwość sekwencjonowania DNA i RNA to nie tylko szansa na poznanie wpływu środowiska kosmicznego na ekspresję genów, ale i sposób kontroli mikrobioty w otoczeniu ludzi w czasie rzeczywistym. Dzięki podręcznemu analizatorowi astronauci mogą szybko i skutecznie reagować na wzrost liczby potencjalnych patogenów.
Źródło: www.nasa.gov via www.3ders.org
