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零重力遗传学试验首获成功

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Andy Feinberg在零重力下利用容积式移液管转移液体。图片来源:NASA

  在美国宇航局(NASA)的零重力飞机进行了160次俯冲之后,研究人员终于第一次掌握了能够在太空中进行基因测序的证据。

  马里兰州巴尔的摩市约翰斯·霍普金斯大学遗传学家Andrew Feinberg和Lindsay Rizzardi在NASA能够减少重力的飞机上完成了相关的遗传学试验——这些飞机又被称为“呕吐的彗星”,它能够按照抛物线起伏,从而模拟太空中的失重现象。“我在第一秒就感觉好像到了天堂一样。”Feinberg说,“我完全爱上了它。”

  研究人员在零重力下测试了两种重要工具—— 一种工具可以帮助遗传物质长期储存;另一种则是一个小的、便携式的基因测序仪。

  例如,在太空中,为了在较长时期内储存样品,需要用移液器吸取一层经离心机分离的血液,并将其放入另一个容器中——在零重力下想要完成这项工作而又不溢漏任何液体确实难度很大。

  Feinberg和Rizzardi在他们的飞行试验中尝试了3种移液方法。

  第一种方法是NASA所提议的,利用连接了塑料管的长针头将样本转移到新的容器中,但是这种方法很难保持长时间的稳定操控。

  第二种方法使用了标准的血清移幸运28液管,然而相对于一个样品管,这些移液管的宽度破坏了流体的表面张力,从而使得液体能够溢出容器的外壁。Rizzardi同时指出,这种方法还形成了气泡,后者在零重力条件下很难去除。

  而第三种方法通过使用容积式移液管取得了最佳效果。研究人员用移液管内部的一个小活塞直接接触样品,从而确保没有空气进入。这种方法的秘诀在于移液管的尖端要足够小,这样就避免了破坏表面张力,进而不会让液体从管壁上溢出。

  “我们并不知道幸运28这么做会有用。”Feinberg说,“但它确实非常奏效。”

  Feinberg和Rizzardi同时还测试了一种小型基因测序仪——这个名为MinION的仪器是他们的一位同事让二人带到飞机上的。

  纽约市维尔·康奈尔医学院遗传学家Christopher Mason回忆说:“我说,‘嗨,如果你们要上天,能否帮我们带一些MinION,看看它们是否顺利工作?’”

  研究人员在这项试验中成功用MinION测序了少量在地面上准备就绪的脱氧核糖核酸(DNA)。Mason和一位NASA的同事如今打算在2016年年初将一台MinION送上国际空间站(ISS)。

  Feinberg和Mason是NASA“双子研究”计划10位项目负责人中的两位,该项研究旨在密切跟踪孪生宇航员Mark Kelly与Scott Kelly之间的生物学变化。Scott如今正在ISS上,并且已经呆了1年的时间,他会定期送回生物学样本,以供地面上的研究人员比较他与地球上的兄弟之间的差异。

  Feinberg指出,测试这些技术的一个原因便是想搞清宇航员在未来长期的空间飞行过程中能否对自己的DNA进行测序。“我们真的要感谢NASA能够允许我们进行这样的试验。”他说,“他们都是很好奇的人。他们真的什么都想知道。”