3Dプリントツールが宇宙飛行士の健康研究に役立つ

3Dプリントツールが宇宙飛行士の健康研究に役立つ
NASA の新しい研究プロジェクトは、ゲノム、微生物、タンパク質の研究を含む「オミクス」研究技術の開発を目指しています。 NASA は、国際宇宙ステーションで 3D プリントできる機器を開発し、微小重力環境で液体サンプル (血液など) をこぼさずに取り扱い、宇宙での生物学的サンプルの現地分析を可能にしたいと考えています。

NASA の極限環境ミッション運用 (NEEMO) チームのメンバーである Matthias Maurer は、MinION DNA サンプル シーケンサーにサンプルを挿入して生体分子の配列決定実験を行っています。
研究者たちは、未知の要素を減らし、さまざまな極端な環境でデバイスがどれだけうまく機能するかを確認するために、シミュレーションされた設定でデバイスをテストしました。

微小重力環境で液体サンプルを準備するのは非常に困難です。宇宙飛行士は、自分の唾液、血液、宇宙ステーションの壁から採取した微生物など、さまざまなサンプルを収集します。分析のために機器に注入するには、これらのサンプルを水と混ぜる必要があります。適切なツールがないと、サンプルが溢れたり、浮いたり、泡ができたりして、分析結果に影響を及ぼします。これまでNASAは、宇宙ステーションの微生物の多様性を検出するために、マイクロバイオーム・トラッキング1実験を通じてオミックス研究を行っていたが、宇宙ステーションでサンプルを処理することは不可能だったため、サンプルを地球に送り返す必要があり、そのプロセスには数か月かかることになっていた。 2016年、NASAの宇宙飛行士は、オックスフォード・ナノポア・テクノロジーズが開発した小型のハンドヘルド配列決定ツールであるMinIONを使用して、宇宙でDNA配列決定を実施しました。

写真は、AI Biosciences が設計した自動 DNA 抽出装置です。 NASA の新しいプロジェクトでは、抽出装置のプラスチック カートリッジを改良し、国際宇宙ステーション内で 3D プリントできるようにします。カートリッジのマルチウェル設計により、DNAを沈めて精製し、配列解析を行うことができます。

これまでのオミックス研究では、宇宙飛行士の免疫システムは宇宙で一定期間生活すると弱まることが分かっている。宇宙線が人間の DNA に与える影響は、遺伝子発現の研究​​であるエピジェネティクスを通じて研究されています。しかし、オミクス研究は宇宙にいる人間だけを対象としているのではなく、宇宙飛行士や貨物とともに宇宙に送られた微生物も対象としています。このプロジェクトでは、宇宙に送られた「乗客」をリストアップし、これらの微生物が有益か有害かを明らかにする遺伝子マーカーを検出する予定だ。

長期間の宇宙飛行では、宇宙飛行士の環境変化への対応も重要となる。病原微生物の検出や、潜在的に有害な微生物の増加をリアルタイムで検知し、必要に応じて対策を講じる。

出典: 宇宙技術ニュース
生物学、航空宇宙

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