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太空基因测序技术首获验证:微重力环境下完成DNA分析

2015-10-15 20:46 生物探索编辑部 Nature期刊航天医学专栏 阅读 0
核心摘要: 约翰霍普金斯大学团队在NASA低重力飞机中突破性实现太空环境DNA测序,通过优化容积式移液技术解决微重力液体操控难题,验证便携式纳米孔测序仪在太空环境的适用性。该技术将为长期航天任务提供实时基因组监测方案,相关成果已发表于《自然》期刊。

2023年10月14日,《自然》期刊报道了航天生物医学领域的重要突破——美国科研团队首次在模拟太空微重力环境中完成全套DNA测序流程。这项由约翰霍普金斯大学主导的实验,标志着人类在长期太空任务中实施实时基因组监测成为可能。

实验设计:遗传学家Andrew Feinberg与Lindsay Rizzardi于9月15-18日利用NASA"呕吐彗星"低重力飞机(通过抛物线飞行产生25秒微重力状态),系统评估了太空环境下两个关键环节:1)生物样本的稳定储存技术;2)便携式纳米孔测序仪MinION的工作性能。

技术突破:研究团队对比了三种移液方法:
1. NASA标准长针头传输法:液体控制精度差;
2. 传统血清移液管法:产生气泡且破坏液体表面张力;
3. 容积式移液管法:通过柱塞直接接触样品和微型吸嘴设计,成功解决微重力下液体转移难题。

测序验证:使用牛津纳米孔公司MinION测序仪,在模拟太空环境中成功完成预提取DNA样本的测序。该设备重量仅87克,功耗低于5W,其纳米孔技术可实时读取DNA链。威尔康奈尔医学院Christopher Mason团队计划将该技术部署至国际空间站。

应用前景:此技术将直接服务于NASA双胞胎研究计划,通过对比太空宇航员Scott Kelly与其地表孪生兄弟的基因组变化,揭示太空环境对人类表观遗传的影响。未来或用于:
• 太空任务中病原体快速检测
• 宇航员健康实时监测
• 深空探索生物安全保障

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