Om människor är avsedda för rymden, de måste förstå rymdmiljön förändrar hälsan, inklusive åldrande och antibiotikaresistens.

Ett nytt NASA-projekt kan hjälpa. Det syftar till att utveckla teknologi som används för att studera "omics" - områden inom mikrobiologi som är viktiga för människors hälsa. Omics inkluderar forskning om genom, mikrobiomer och proteomer.

Omics in Space-projektet leds av NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. Projektet finansierades nyligen av NASA:s Translational Research Institute for Space Health fyra års studier. Under den tiden, NASA hoppas kunna utveckla 3D-utskrivbara mönster för instrument på den internationella rymdstationen (ISS), som kan hantera vätskor som blodprover utan att spilla i mikrogravitation. Dessa verktyg kan göra det möjligt för astronauter att analysera biologiska prover utan att skicka tillbaka dem till jorden.

Lär dig hur bakterier påverkar besättningens hälsa, eller hur gener påverkar åldrande och sjukdom, kan garantera säkerheten för långsiktiga uppdrag till Mars och bortom.

Ingen övernattningspost i rymden

NASA har redan studerat omics med försök som Microbial Tracking 1-experimentet, som undersökte mikrobiell mångfald på rymdstationen. Men det finns inget sätt att behandla prover på stationen just nu, så de måste skickas ner till jorden.

Det kan gå månader mellan det att ett prov tas och en analys görs, sa Kasthuri Venkateswaran från JPL, huvudutredare för projektet Omics in Space.

"Du har inte övernattningspost när du går till rymden, " sa Venkateswaran. "Du måste göra all analys själv. Detta projekt kommer att utveckla ett automatiserat system för att studera molekylärbiologi med minimal besättningsintervention."

En av de största utmaningarna med att förbereda prover är att hantera vätskor i mikrogravitation. Astronauter samlar in en mängd olika prover, inklusive deras eget saliv och blod, samt mikrober som svabbades från väggarna på ISS. Dessa prover måste sedan blandas med vatten så att de kan injiceras i instrument för analys. Utan de rätta verktygen, prover kan spillas, flyta eller bilda luftbubblor som kan äventyra resultatet.

Ett stort steg 2016

Förra året, NASA tog ett stort steg genom att sekvensera DNA i rymden för första gången. Astronauter använde en liten, handhållet sekvenseringsverktyg som kallas MinION, utvecklad av Oxford Nanopore Technologies.

Omics in Space kommer att bygga vidare på denna framgång genom att utveckla en automatiserad DNA/RNA-extraktor som kommer att förbereda prover för en MinION-enhet. En kritisk del av denna extraktor är en 3D-utskrivbar plastpatron som behövs för att extrahera nukleinsyror från proverna för MinION-sekvenseringen.

All denna teknik har testats här på jorden, sa Camilla Urbaniak, en postdoktorand forskare vid JPL och medutredare på Omics in Space.

"Vi tar det som finns på jorden för att analysera DNA och konsolidera alla steg till ett automatiserat system, "Sade Urbaniak. "Det nya är att vi utvecklar en one-stop-shop som kan extrahera och bearbeta alla dessa prover."

The Future of Space Health

Tidigare omics-forskning har visat att astronauternas immunsystem tenderar att vara svagare efter att ha bott på ISS. Forskare är inte säkra på varför.

Epigenetikområdet, som studerar hur gener uttrycks – inklusive hur människor åldras – kan hjälpa till att förklara hur mikrogravitation och kosmiska strålar påverkar vårt DNA.

Men Omics in Space handlar inte bara om de mänskliga passagerarna som reser till ISS. Det finns också mikrober, bärs av både människor och gods, som samlas ombord på rymdfarkoster.

"Vi måste sätta ihop en "passagerarlista" över de mikrober som åker med till rymden, " sa Nitin Singh från JPL, ytterligare en medutredare i projektet. "Sedan, Astronauter kan upptäcka genetiska markörer som avslöjar om dessa mikrober är användbara eller skadliga - "bagaget" som dessa passagerare tar med sig."

Att kunna reagera på förändringar i en besättnings miljö är avgörande under långa rymdresor, sa Ganesh Mohan från JPL, en medutredare på projektet som kommer att arbeta med att upptäcka patogena mikrober.

"Du kan se om en möjligen skadlig mikrob ökar i antal i realtid. Om det behövs, vi kan sedan vidta åtgärder för att motverka dessa mikrober, sa Mohan.