宇航员首次在太空成功演示CRISPR/Cas9基因编辑

　　在国际空间站上首次成功使用新技术研究酵母中的DNA修复。

　　研究人员开发并成功展示了一种研究细胞如何在空间修复受损DNA的新方法。 2021 年 6 月 30 日，Genes in Space 的 Sarah Stahl-Rommel 及其同事在开放获取期刊PLOS ONE上展示了这项新技术 。

　　生物体的DNA损伤可能发生在正常的生物过程中，也可能是环境原因(如紫外线)的结果。在人类和其他动物中，受损的 DNA 会导致癌症。幸运的是，细胞有几种不同的自然策略可以修复受损的 DNA。由于渗透到太空的电离辐射，在地球保护性大气层之外旅行的宇航员面临更大的 DNA 损伤风险。因此，身体在太空中采用哪些特定的 DNA 修复策略可能尤为重要。先前的工作表明，微重力条件可能会影响这种选择，从而引起人们对修复可能不充分的担忧。然而，迄今为止，技术和安全障碍限制了对该问题的调查。

　　现在，Stahl-Rommel 及其同事开发了一种研究酵母细胞 DNA 修复的新方法，该方法可以完全在太空中进行。该技术使用 CRISPR/Cas9 基因组编辑技术对 DNA 链产生精确的损伤，以便可以更详细地观察 DNA 修复机制，而不是通过辐射或其他原因进行非特异性损伤。该方法侧重于一种特别有害的 DNA 损伤类型，称为双链断裂。

　　研究人员成功地证明了这种新方法在国际空间站上的酵母细胞中的可行性。他们希望这项技术现在能够对太空 DNA 修复进行广泛的研究。这项研究标志着 CRISPR/Cas9 基因组编辑首次在太空成功进行，也是活细胞首次在太空成功转化——整合源自生物体外部的遗传物质。

　　未来的研究可以改进新方法，以更好地模拟电离辐射引起的复杂 DNA 损伤。该技术还可以作为研究与长期空间暴露和探索相关的许多其他分子生物学主题的基础。

　　“这不仅是该团队在极端环境中成功部署了 CRISPR 基因组编辑、PCR 和纳米孔测序等新技术，而且我们能够将它们整合到一个功能完整的生物技术工作流程中，适用于 DNA 修复和其他研究。微重力中的基本细胞过程，”资深作者塞巴斯蒂安·克莱夫斯说。“这些发展使这个团队对人类重新探索和居住在广阔的太空中充满希望。”

　　第一作者莎拉·斯塔尔·隆美尔 （Sarah Stahl Rommel） 补充道：“成为 Space-6 基因的一部分是我职业生涯的一大亮点。我亲眼目睹了当创新学生的想法得到来自学术界、工业界和 NASA 的最佳支持时，可以取得多大的成就。该团队的专业知识使他们能够在地球范围之外执行高质量、复杂的科学。我希望这种有影响力的合作继续向学生和高级研究人员展示我们太空实验室的可能性。”

　　合著者莎拉·卡斯特罗·华莱士说：“能够支持 Space-6 中的基因是一种荣幸。当一个生物体被转化时，它的基因组被 CRISPR/Cas9 编辑以导致 DNA 断裂，随后它的生长以允许 DNA 修复，最后，它的DNA 测序，全部在国际空间站上的航天环境中完成。进行这种包罗万象的端到端调查的能力是空间生物学向前迈出的一大步。这种工作水准对杰出的学生和太空基因计划都适用。”