Precis som tidiga upptäcktsresande, Utredare från NASA Twins Study ger sig in på nytt territorium. Att bedriva human omics-forskning på tvillingastronauter som en del av ettårsuppdraget som ägde rum ombord på den internationella rymdstationen är en sådan satsning. I takt med att tekniken utvecklas gör forskningen det också. NASA utvärderar mer effektiva och innovativa forskningstekniker för att förbereda resan till Mars.

Innovativt tänkande kan förbättra hur biologiska prover bearbetas och transporteras från rymden tillbaka till forskningslaboratorier på jorden för framtida studier. Detta tänkande föranleddes av forskare i NASA:s Human Research Program (HRP) och Twins Study-utredare vid Johns Hopkins Medicine.

Nyisolerade prover ger bättre resultat än celler isolerade från frusna prover som återförts till jorden från det kretsande laboratoriet. Att pipettera färska prover vid omgivningstemperatur och utföra cellisolering på rymdstationen eliminerar också behovet av snabb transportlogistik, och möjliggör tätare provtagning. När cellerna väl är isolerade, proverna kan frysas och returneras på vilket transportfordon som helst när som helst för vidare analys.

På ett flygplan som används som en parabolisk flyganalog för att skapa korta perioder av simulerad mikrogravitation, Tvillingstudieutredarna Dr Andrew Feinberg och Lindsay Rizzardi från Johns Hopkins Medicine testade en teori om att vätskor kan överföras säkert i mikrogravitation med hjälp av en pipett, som är en smal, graderat mätrör. Tidigare trodde forskare att överföring av biologiska vätskor i rymden kunde innebära risker för att exakt kontrollera provet.

"Denna analog visade att pipettering av öppna vätskor är relativt enkel och lätt att kontrollera och att alla vätskeöverföringssteg associerade med centrifugering kan replikeras i mikrogravitation, " sa Feinberg. "När man har att göra med genetiskt material, forskning kräver exakt överföring av vätskor mellan olika typer av rör för att rena DNA, RNA eller protein från biologiska prover för att utföra molekylära analyser."

Sammanfallande med vätskeöverföringsforskningen utfördes cellisoleringsforskning av NASAs immunolog Brian Crucian, Clarence Sams, Hawley Kunz och NASA-astronauten och molekylärbiologen Kate Rubins. NASA-forskare testade markbundna protokoll för cellrening i mikrogravitation med hjälp av den paraboliska flyganalogen. De fann att cellisolering och rening båda kunde utföras i mikrogravitation. Rubins bekräftade också några av dessa fynd i rymden. De publicerade sin forskning med Feinberg och Rizzardi i julinumret 2016 av NPJ mikrogravitation .

Crucian sa, "Laboratorieprocedurer för att isolera och rena celler kräver vanligtvis känslig gradientcentrifugering, noggrann extraktion av isolerade celler, och allmän öppen pipettering av vätskor för tvättning och överföring av de isolerade cellerna."

Att kunna överföra vätskor och isolera celler i rymden är betydelsefullt av en mängd olika anledningar. Mars är ett utmanande avstånd från jorden om det någonsin behövs diagnostik av en besättningsmedlem. Att göra det möjligt för astronauter att utföra mer mänsklig forskning självständigt kan hjälpa till att diagnostisera en sjukdom snabbare, möjligen rädda ett liv i en medicinsk nödsituation.

När NASA förbereder sig för sin resa till Mars, hur forskarna hanterar och bearbetar biologiska prover i rymden kan förändras. De protokoll som validerats av Johns Hopkins och NASAs utredare visar att standardprotokoll för cellisolering verkligen kan utföras i rymden, något som kan möjliggöra vissa typer av genetiska, eller 'omics', forskning ombord på rymdstationen. Molekylärbiologiska teknologier som handhållna sequencers fortsätter att utvecklas och tänjer på gränserna för vetenskaplig forskning. HRP kommer att fortsätta att anpassa sina metoder för att stödja ny forskning som skyddar och säkerställer säkerheten för framtida besättningar på långvariga uppdrag samtidigt som det öppnar dörren för innovativa möjligheter.