For flere år siden tog Clay Wang sine børn til Californiens rumcenter for at vise dem rumfærgen. Men når man kiggede på Endeavour og tænkte på menneskelig udforskning af det ydre rum, undrede farmakologen sig også: hvad hvis halvvejs til Mars var holdet tom for medicin? En masse ting kan gå galt under en tre-årig mission til Mars. Og du kan kun tage et begrænset antal medicin med dig.
"I tilfælde af mad kan du nøjagtigt forudsige, hvor meget astronauter har brug for at spise," siger Wang. "Du kan ikke gøre det med medicin."
Hvad skal man gøre, hvis der er behov for en medicin, der ikke blev sat i? Problemet forværres af det faktum, at i rummiljøet mister mange lægemidler deres magt og nedbrydes hurtigere end på Jorden.
Af disse grunde mener Wang, at fremtidige Mars-opdagelsesrejsende bør dyrke deres egne medicin. I sit laboratorium ved University of South California forbereder han sig på at gennemføre et eksperiment for at gøre dette muligt.
Hvis alt går efter planen, vil et par heldige eksempler på svampe kaldet Aspergillus nidulans rejse på en SpaceX-raket til den internationale rumstation.
Denne særlige type svampe er vigtig for biomedicinsk forskning. Forskere har undersøgt genomet til A. nidulans langt og bredt, men der er stadig ukendte dele. Funktionerne i mange gener er ukendte, og Wangs team håber, at kosmisk stress vil hjælpe gener med at aktivere og producere nye komponenter. Hvis vi betragter A. nidulans som en fabrik, er”mange af maskinerne i denne fabrik slået fra, så vi ved ikke, hvad de laver,” forklarer Wang. "I rummet kan de tænde."
I de fleste tilfælde producerer A. nidulans kun et par klasser af forbindelser, men Wang siger, at hans laboratorium fandt, at "de producerer forskellige naturlige produkter afhængigt af betingelserne, de vokser i." Holdet håber, at de unikke stressede forhold i rummet vil være i stand til at svampe kreativitet og producere ingredienser, der kan integreres i medicin. Dette ville hjælpe både jordboere og astronauter i rummet.
Salgsfremmende video:
Wangs team ønsker også at gøre A. nidulans eller andre svampe til fabrikker, der er i stand til at fremstille en lang række stoffer i rummet. Men først skal de se, hvordan forholdene med høj stråling og lav tyngdekraft påvirker planterne. Hvilke forbindelser producerer de, i hvilke mængder? Hvilke gener aktiveres, hvordan undertrykkes de?
For at finde ud af det, vil champignonprøver blive sendt til en rumstation i flere dage og derefter frosset, indtil de vender tilbage til Jorden. Når rummensvampene vender tilbage, vil forskerne sammenligne deres metabolitter, proteiner og genekspressionsmønstre med dem på Jorden.
Forskere kunne derefter bruge denne information til at avle rumresistente stammer af svampen, A. nidulans eller andre arter, hvis de kan finde bedre dem til jobbet.
F.eks. Er A. nidulans i stand til at producere forbindelser, der bekæmper lav knogletæthed, et problem, der plager astronauter, der tilbringer meget tid uden for tyngdekraften. Normalt producerer svampen denne forbindelse i små mængder, men ved selektivt at avle stammer, der producerer store mængder af denne forbindelse, kunne forskere fremstille mere produktive versioner.
Wang mener, at fremtidige opdagelsesrejsende af Mars kunne tage et par sporer af hver stamme og dyrke dem efter behov og producere lægemidler på kun 2-4 dage. I modsætning til planter har svampe ikke brug for jord eller særlige lysforhold. Alt, hvad det kræver, er madaffald og lidt vand.
Når man ser fremad, kan genteknologi hjælpe svampe med at producere alle former for antibakterielle, svampedræbende og endda anticancermediciner på vej til Mars og tilbage. Med deres hjælp ville det være muligt at fremstille enhver medicin, der stammer fra svampe.
”Det store gennembrud inden for syntetisk biologi er evnen til at omprogrammere disse organismer,” siger Wang. "Ikke kun kan vi omprogrammere dem, vi kan manipulere dem let."
Når alt kommer til alt, siger Wang, astronauter behøver ikke engang at tage et førstehjælpskit med sig. Hvis Mars-opdagelsesrejsende løber tør for griseowulfin, vil jordkontrol e-maile dem gensekvensen, der bruges til at fremstille lægemidlet, og en DNA-synthesizer kan skrive disse koder i en kunstig celle, som derefter producerer stoffet.
Men selvom forskere allerede kan indskrive DNA i kunstige celler, er den praktiske anvendelse af denne teknologi flere årtier væk fra os.
ILYA KHEL