發(fā)布日期：2018-01-04

近日，美國宇航局（NASA）首次在國際空間站上完成了從樣本到測序的整個過程。之前的樣本都是送回地球進(jìn)行樣本制備、測序和分析。這種在太空中鑒定微生物的能力將有助于實時診斷和治療宇航員的疾病，并協(xié)助鑒定其他星球的生物。

這個名為“Genes in Space-3”的項目試圖在微重力環(huán)境下建立一個完整的微生物鑒定過程，具體包括幾個部分：微生物樣本的采集，PCR擴(kuò)增，然后是測序和鑒定微生物。NASA的宇航員Peggy Whitson在軌道實驗室開展了實驗，而這個項目的負(fù)責(zé)人Sarah Wallace及其團(tuán)隊在休斯頓觀看并指導(dǎo)她。

首先，Whitson用培養(yǎng)皿接觸空間站的各個表面，這是常規(guī)微生物監(jiān)控中的一部分。大約一星期后，她在微重力手套箱中操作，將這些平板上生長的細(xì)菌克隆轉(zhuǎn)移到微型試管中，這在太空中尚屬首次。

一旦成功收集樣本，Whitson就將DNA或細(xì)胞轉(zhuǎn)移至miniPCR樣本管中，此管包含了利用miniPCR開展DNA擴(kuò)增所需的酶。之后，她將管子放置在miniPCR儀器中，啟動擴(kuò)增程序。在擴(kuò)增完成后，Whitson用傳統(tǒng)的微量移液器在管中加入一些酶，以純化擴(kuò)增產(chǎn)物，為測序做準(zhǔn)備。miniPCR儀器由一名年僅17歲的高中生發(fā)明。

當(dāng)一切準(zhǔn)備就緒，Whitson將制備好的樣本上樣到流動槽中，并將流動槽插入MinION納米孔測序儀（Oxford Nanopore Technologies）。在無人值守的情況下，測序儀運行6或48小時，然后自動關(guān)閉。數(shù)據(jù)從Surface Pro3轉(zhuǎn)移到地球。

后來，當(dāng)Whitson帶著樣本一起返回地球時，她們又在地面的實驗室完成了生物化學(xué)和測序分析，以確認(rèn)空間站的結(jié)果。實驗進(jìn)行了多次，以確認(rèn)結(jié)果是否準(zhǔn)確。每一次，地球上的結(jié)果都與軌道中的結(jié)果完全一樣。

NASA表示，Genes in Space-3實驗證明了這種便攜式的實時DNA測序技術(shù)可應(yīng)用于低重力環(huán)境下，從而有助于識別太空中的微生物，診斷傳染病，并監(jiān)控宇航員的健康。同時，這種技術(shù)還有望應(yīng)用在新的環(huán)境中（比如國際空間站的機(jī)艙或火星表面），為微生物生態(tài)學(xué)和傳染病監(jiān)控提供有價值的信息。

來源：生物通