Sequenziare il DNA nello spazio

La Stazione Spaziale Internazionale (ISS) è un gigantesco laboratorio scientifico che permette di eseguire esperimenti altrimenti impossibili sulla Terra, ma è anche un banco di prova per gli ingegneri: quali caratteristiche devono avere gli strumenti costruiti per lo spazio? Alcuni ferri del mestiere della scienza, infatti, non sono ancora stati adattati per un ambiente a gravità zero, ed è per questo motivo che spesso certi campioni devono essere riportati sulla Terra per essere analizzati. Il primo sequenziamento spaziale di DNA, però, promette di portare la genomica sulla ISS e oltre.

 

MinION, il sequenziatore tascabile

Il sequenziamento del DNA è uno strumento irrinunciabile: l’ordine dei nucleotidi ci rivela una quantità enorme di informazioni, dalla specie a cui appartiene il campione alla sua storia evolutiva, ma anche la sua identità. Le macchine più comuni in grado di fare questa operazione sono però ingombranti, pesanti e richiedono una grande quantità di reagenti: improponibili per lo spazio.

Da anni alcune aziende lavorano a un tipo di sequenziatore radicalmente diverso: il filamento di DNA da sequenziare passa attraverso un nanoporo sospeso in una membrana e ogni nucleotide viene identificato in base alla variazione delle conduzione elettrica. Questi prototipi sono molto più piccoli, come una power bank per ricaricare il telefonino, e possono essere alimentati con una presa USB. Al momento, questi dispositivi fanno anche molti più errori dei loro fratelli maggiori, ma i ricercatori che li hanno testati sono ottimisti. Per questi motivi MinION, il sequenziatore tascabile prodotto dalla Oxford Nanopore, ha attirato l’attenzione della NASA: possibile che la tecnologia fosse già pronta per lo spazio?

 

Verso la genomica spaziale

A fine agosto l’astronauta della NASA Kate Rubins ha effettuato i test programmati con MinION, spedito sulla ISS con l’ultimo rifornimento dalla Terra assieme a campioni di DNA di topo, di batterio e di virus. MinION ha funzionato come da manuale e i risultati delle analisi combaciano con quelle eseguite sulla Terra: la microgravità sembra proprio che non sia un problema per questo tipo di tecnologia.

 

Per la prima volta è stato quindi sequenziato il DNA nello spazio, e la NASA spiega che queste tecnologie, oltre ad ampliare gli esperimenti possibili a bordo della ISS, ci serviranno anche per le prossime esplorazioni planetarie: che effetto avrà l’ambiente marziano sul DNA dei nostri astronauti? E come si evolvono i microorganismi a gravità zero? Non basta però un sequenziatore USB per trasformare la ISS, o una futura base marziana, in un laboratorio di genomica autosufficiente. Sequenziare gli acidi nucleici richiede la preparazione di un campione adeguato, cioè DNA e RNA devono solitamente prima essere estratti dalle cellule, amplificati, e preparati per l’analisi. Non si tratta di operazioni semplici da ripensare per lo spazio, ma anche in questo ambito si stanno registrando diversi progressi. Lo scorso aprile un termociclatore miniaturizzato, finanziato anche con Kickstarter, una piattaforma di crowdfunding online, ha eseguito la prima amplificazione di DNA a bordo della ISS, seguito a ruota dal Wetlab-2, un esperimento molto più ambizioso made in NASA che promette di studiare l’espressione dei geni nello spazio. La genomica spaziale, insomma, si avvicina.

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