Cu câțiva ani în urmă, Clay Wang și-a dus copiii la Centrul Spațial din California pentru a le arăta naveta spațială. Dar uitându-se la Endeavour și gândindu-se la explorarea umană a spațiului exterior, farmacologul s-a întrebat și el: ce se întâmplă dacă echipa ar rămâne cu medicamente la jumătatea drumului pe Marte? Multe lucruri pot merge greșit în timpul unei misiuni de trei ani pe Marte. Și puteți lua cu dumneavoastră doar un număr limitat de medicamente.
„În cazul mâncării, puteți prezice cu exactitate cât de mult vor trebui să mănânce astronauții”, spune Wang. „Nu poți face asta cu medicamente”.
Ce să fac dacă este nevoie de un medicament care nu a fost introdus? Problema este agravată de faptul că în mediul spațial multe medicamente își pierd puterea și se descompun mai repede decât pe Pământ.
Din aceste motive, Wang consideră că viitorii exploratori de pe Marte ar trebui să își dezvolte propriile medicamente. În laboratorul său de la Universitatea din sudul Californiei, se pregătește să conducă un experiment pentru a face acest lucru posibil.
Dacă totul merge conform planului, câteva exemplare norocoase de ciuperci numite Aspergillus nidulans vor călători pe o rachetă SpaceX până la Stația Spațială Internațională.
Acest tip particular de ciupercă este esențial pentru cercetarea biomedicală. Oamenii de știință au studiat genomul A. nidulans departe, dar părțile necunoscute rămân. Funcțiile multor gene nu sunt cunoscute, iar echipa lui Wang speră că stresul cosmic va ajuta genele să activeze și să producă noi componente. Dacă ne gândim la A. nidulans ca la o fabrică, „multe mașini din această fabrică au fost oprite, deci nu știm ce fac”, explică Wang. „În spațiu, acestea se pot activa”.
În majoritatea cazurilor, A. nidulans produce doar câteva clase de compuși, dar Wang spune că laboratorul său a constatat că „produc produse naturale diferite în funcție de condițiile în care cresc”. Echipa speră că condițiile unice de stres ale spațiului vor putea crea creativitatea ciupercilor și vor produce ingrediente care pot fi încorporate în medicamente. Aceasta ar ajuta atât pământenii cât și astronauții în spațiu.
Video promotional:
Echipa lui Wang dorește, de asemenea, să transforme A. nidulans sau alte ciuperci în fabrici capabile să producă o mare varietate de medicamente în spațiu. În primul rând, trebuie să vadă cum condițiile de radiații mari și gravitație scăzută vor afecta plantele. Ce compuși vor produce, în ce cantități? Ce gene sunt activate, cum sunt suprimate?
Pentru a afla, probele de ciuperci vor fi trimise într-o stație spațială timp de câteva zile și apoi înghețate până când vor reveni pe Pământ. Odată ce ciupercile spațiale se vor întoarce, oamenii de știință își vor compara metaboliții, proteinele și modelele de exprimare a genelor cu cele de pe Pământ.
Cercetătorii ar putea apoi să folosească aceste informații pentru a reproduce tulpini rezistente la spațiu ale ciupercii, A. nidulans sau alte specii, dacă pot găsi altele mai bune pentru acest loc de muncă.
De exemplu, A. nidulans este capabil să producă compuși care combate densitatea osoasă scăzută, o problemă care plagiează astronauții care petrec mult timp în afara gravitației. De obicei, ciuperca produce acest compus în cantități mici, dar prin reproducerea selectivă a tulpinilor care produc cantități mari din acest compus, oamenii de știință ar putea produce versiuni mai productive.
Wang consideră că viitorii exploratori de pe Marte ar putea lua câteva spori din fiecare tulpină și să le crească în funcție de nevoie, producând medicamente în doar 2-4 zile. Spre deosebire de plante, ciupercile nu au nevoie de sol sau de condiții speciale de iluminare. Nu trebuie decât să rămână risipa de alimente și puțină apă.
Privind în viitor, inginerie genetică ar putea ajuta ciupercile să producă tot felul de medicamente antibacteriene, antifungice și chiar anti-cancer în drumul lor către Marte și înapoi. Cu ajutorul lor, ar fi posibil să se facă orice medicament derivat din ciuperci.
„Marea descoperire în biologia sintetică este capacitatea de a reprograma aceste organisme”, spune Wang. „Nu numai că le putem reprograma, ci le putem manipula cu ușurință”.
La urma urmei, spune Wang, astronauții nici nu vor trebui să ia un kit de prim ajutor cu ei. Dacă exploratorii Marte rămân fără griseowulfină, controlul la sol îi va trimite prin e-mail secvența genică folosită pentru fabricarea medicamentului, iar un sintetizator ADN poate scrie aceste coduri într-o celulă artificială, care va produce apoi medicamentul.
Dar, deși oamenii de știință pot deja să înscrie ADN-ul în celule artificiale, aplicarea practică a acestei tehnologii este la câteva decenii de noi.
ILYA KHEL
