太空制药:研究人员在太空培养具有抗辐射能力的微生物

目前国际空间站上的一台仪器可以在太空中培养大肠杆菌,为长期太空飞行期间生物制造药物开辟了一条新道路,发表在《npj Microgravity》期刊上的一项研究,使用了空间站仪器的地面模拟器来培养大肠杆菌,证明了可以通过比现有替代品更适合太空旅行的方法来培育大肠杆菌。如果能让微生物在太空中生长良好,宇航员就可以用它们按需制造药物。

资深作者、伦斯勒理工学院生物科学系教员理查德·博诺科拉说:这对于长期任务的生存来说可能是至关重要的,因为补给是不可能的,在这里,我们在问:有没有更好的方式来培养太空微生物?发现在剪切力作用下,是很可能有的。有了令人振奋的结果,该团队希望在空间站上进行类似实验。虽然从分子生物学的主力大肠杆菌开始,但研究小组希望最终能使用该仪器培养具有抗辐射能力的微生物。

这可以保护正在开发的药物,在生产过程中免受太空无时无刻不存在的辐射。像大肠杆菌这样的细菌需要氧气才能生长,而让细菌在液体生长介质中通气的黄金标准方法是使用轨道振荡器,这是一种水平摇晃平台的机器,可以在平台上存放装有液体的容器。振荡器依靠重力来旋转液体内容物,液体内容物在烧瓶内起伏,将氧气与液体混合,例如2019年7月送往空间站的仪器就做得更好。

太空制药:研究人员在太空培养具有抗辐射能力的微生物

受伦斯勒教授阿米尔·赫萨(Amir Hirsa)研究的启发,NASA建造的仪器使用剪切力,剪切力是在两个相互推向相反方向物体边界上产生的力,类似于发生在构造板块之间断层线上的力。该仪器使用注射器来分配一滴形成气泡的液体。气泡的一侧附着在固定环上,而另一侧附着在可以旋转的薄环上。旋转环在气泡表面产生剪切力,使其内容物旋转。这台剪切仪目前正被用来进行Hirsa的实验,研究切应力对淀粉样纤维的影响。

淀粉样纤维是与糖尿病、阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等神经退行性疾病有关的蛋白质簇。在地球上,Bonocora使用了刀口粘度计,这是Hirsa团队设计的一种仪器,其中金属管尖端在碟子中的液体表面旋转,类似于天基仪器中的旋转环,以模拟剪切力。这项实验测试了在这两种仪器以不同的速度使用时,用刀口粘度计和轨道振荡器充气时细菌生长的情况。在更高速度下,通过刀口粘度计通气的细菌,显示出接近轨道振荡器的生长速度。

目前国际空间站上的一台仪器可以在太空中培养大肠杆菌,为长期太空飞行期间生物制造药物开辟了一条新道路

即使在较低速度下,剪切力也比没有机械通气的细菌样本产生更多生长。这是一种可行的微生物生长方式,新研究正在开启一条新的道路,现在需要考虑一个更真实的环境,比如在空间站上。科学学院院长柯特·布雷曼表示:太空制药是我们将人类安全送入太阳系深处努力的关键组成部分,这项研究是实现这一目标的基础。里克和阿米尔团队之间的成功合作,表明了我们在太空探索方面的长期联系,也是我们自豪地在伦斯勒培育跨学科研究的‘低墙’文化许多例子之一。[博科园 研究来自:伦斯勒理工学院]

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