Před několika lety vzal Clay Wang své děti do Kalifornského vesmírného střediska, aby jim ukázal raketoplán. Ale při pohledu na Endeavour a přemýšlení o průzkumu vesmíru člověkem se divil farmakolog také: co kdyby tým došel léky na půl cesty k Marsu? Během tříleté mise na Mars se může mnoho věcí pokazit. A můžete si vzít s sebou jen omezený počet léků.
"V případě jídla můžete přesně předpovědět, kolik astronautů bude muset jíst," říká Wang. "To nemůžete udělat s léky."
Co dělat, pokud existuje potřeba léku, který nebyl zaveden? Problém je ještě zhoršen skutečností, že v kosmickém prostředí mnoho drog ztrácí svou moc a rozpadá se rychleji než na Zemi.
Z těchto důvodů Wang věří, že budoucí průzkumníci na Marsu by měli pěstovat své vlastní léky. Ve své laboratoři na University of Southern California se připravuje na provedení experimentu.
Pokud vše půjde podle plánu, několik šťastných vzorků hub zvaných Aspergillus nidulans bude cestovat na raketě SpaceX k Mezinárodní vesmírné stanici.
Tento konkrétní druh houby je nezbytný pro biomedicínský výzkum. Vědci studovali genom A. nidulans daleko a široko, ale neznámé části zůstávají. Funkce mnoha genů nejsou známy a Wangův tým doufá, že kosmický stres pomůže genům aktivovat a produkovat nové komponenty. Pokud si myslíme, že A. nidulans je továrna, „mnoho strojů v této továrně bylo vypnuto, takže nevíme, co dělají,“vysvětluje Wang. "Ve vesmíru se mohou zapnout."
Ve většině případů A. nidulans produkuje jen několik tříd sloučenin, ale Wang říká, že jeho laboratoř zjistila, že „produkují různé přírodní produkty v závislosti na podmínkách, ve kterých rostou.“Tým doufá, že jedinečné stresové podmínky prostoru dokážou podnítit kreativitu a produkovat ingredience, které mohou být začleněny do léčiv. To by pomohlo pozemšťanům i kosmonautům ve vesmíru.
Propagační video:
Tým Wang také chce přeměnit A. nidulans nebo jiné houby na továrny schopné produkovat širokou škálu drog ve vesmíru. Nejprve však musí vidět, jak vysoké záření a podmínky nízké gravitace ovlivní rostliny. Jaké sloučeniny budou vyrábět, v jakém množství? Jaké geny jsou aktivovány, jak jsou potlačeny?
Chcete-li to zjistit, vzorky hub budou zaslány na vesmírnou stanici na několik dní a poté zmraženy, dokud se nevrátí na Zemi. Jakmile se vesmírné houby vrátí, vědci porovná své metabolity, proteiny a vzorce genové exprese s těmi na Zemi.
Vědci by pak mohli tyto informace použít k rozmnožování prostorově odolných kmenů houby, A. nidulans nebo jiných druhů, pokud najdou pro práci lepší.
Například A. nidulans je schopen produkovat sloučeniny, které bojují s nízkou hustotou kostí, což je problém, který trápí astronauty, kteří tráví hodně času mimo gravitaci. Houba obvykle produkuje tuto sloučeninu v malém množství, ale selektivně šlechtitelskými kmeny, které produkují velká množství této sloučeniny, by vědci mohli produkovat produktivnější verze.
Wang věří, že budoucí průzkumníci na Marsu by mohli vzít několik spór z každého kmene a pěstovat je podle potřeby a produkovat drogy za pouhé 2–4 dny. Na rozdíl od rostlin houby nepotřebují půdu ani zvláštní světelné podmínky. Stačí jen plýtvat potravinami a trochu vody.
Při pohledu do budoucna by genetické inženýrství mohlo pomoci hubám produkovat všechny druhy antibakteriálních, antimykotických a dokonce protirakovinových léků na jejich cestě k Marsu a zpět. S jejich pomocí by bylo možné vyrobit jakýkoli lék získaný z hub.
"Velkým průlomem v syntetické biologii je schopnost přeprogramovat tyto organismy," říká Wang. "Nejenže je můžeme přeprogramovat, ale můžeme s nimi snadno manipulovat."
Koneckonců, říká Wang, astronauti nebudou muset s sebou vzít lékárničku. Pokud dojde průzkumníkům Marsu z griseowulfinu, zemní kontrola jim pošle e-mailem genovou sekvenci použitou k výrobě léčiva a syntetizátor DNA může tyto kódy napsat do umělé buňky, která poté bude léčivo produkovat.
Ale ačkoli vědci již mohou DNA zapisovat do umělých buněk, praktická aplikace této technologie je od nás vzdálena několik desetiletí.
ILYA KHEL