För flera år sedan tog Clay Wang sina barn till Kaliforniens rymdcentrum för att visa dem rymdfärjan. Men när han tittade på Endeavour och tänkte på mänsklig utforskning av yttre rymden, undrade farmakologen också: tänk om teamet slutade på långt håll till medicinen? Många saker kan gå fel under ett treårigt uppdrag till Mars. Och du kan bara ta ett begränsat antal läkemedel med dig.
"När det gäller mat kan du exakt förutsäga hur mycket astronauter kommer att behöva äta," säger Wang. "Du kan inte göra det med mediciner."
Vad gör man om det finns ett behov av ett läkemedel som inte sattes in? Problemet förvärras av det faktum att i rymdmiljön förlorar många läkemedel sin kraft och bryts ner snabbare än på jorden.
Av dessa skäl anser Wang att framtida Mars-utforskare borde odla sina egna mediciner. I sitt laboratorium vid University of South California förbereder han sig för att genomföra ett experiment för att göra detta möjligt.
Om allt går enligt plan, kommer några lyckliga exemplar av svamp som kallas Aspergillus nidulans att resa på en SpaceX-raket till den internationella rymdstationen.
Denna speciella typ av svamp är avgörande för biomedicinsk forskning. Forskare har studerat genomet A. nidulans vida, men okända delar kvarstår. Funktionerna för många gener är okända, och Wangs team hoppas att kosmisk stress hjälper gener att aktivera och producera nya komponenter. Om vi tänker på A. nidulans som en fabrik, "har många maskiner i denna fabrik stängts av, så vi vet inte vad de gör," förklarar Wang. "I rymden kan de slå på."
I de flesta fall producerar A. nidulans bara några klasser av föreningar, men Wang säger att hans laboratorium har funnit att "de producerar olika naturliga produkter beroende på förhållandena där de växer." Teamet hoppas att de unika stressande förhållandena i rymden kommer att kunna svampa kreativitet och producera ingredienser som kan integreras i mediciner. Detta skulle hjälpa både jordgubbar och astronauter i rymden.
Kampanjvideo:
Wangs team vill också förvandla A. nidulans eller andra svampar till fabriker som kan producera en mängd olika droger i rymden. Men först måste de se hur förhållandena med hög strålning och låg vikt kommer att påverka växterna. Vilka föreningar kommer de att producera, i vilka mängder? Vilka gener aktiveras, hur undertrycks de?
För att ta reda på det kommer svampprover att skickas till en rymdstation i flera dagar och sedan frysas tills de återvänder till jorden. När rymdsvamparna återvänder kommer forskare att jämföra sina metaboliter, proteiner och genuttrycksmönster med dem på jorden.
Forskare kan sedan använda denna information för att föda ut rymdresistenta stammar av svampen, A. nidulans eller andra arter, om de kan hitta bättre dem för jobbet.
Till exempel kan A. nidulans producera föreningar som bekämpar låg bentäthet, ett problem som plågar astronauter som tillbringar mycket tid utanför tyngdkraften. Vanligtvis producerar svampen denna förening i små mängder, men genom att selektivt avla stammar som producerar stora mängder av denna förening, kan forskare producera mer produktiva versioner.
Wang tror att framtida utforskare av Mars kan ta några sporer av varje stam och odla dem efter behov och producera läkemedel på bara 2-4 dagar. Till skillnad från växter behöver svampar inte jord eller speciella ljusförhållanden. Allt som krävs är matavfall och lite vatten.
Genom att titta framåt kan genteknologi hjälpa svampar att producera alla typer av antibakteriella, svampdödande och till och med anti-cancerläkemedel på väg till Mars och tillbaka. Med deras hjälp skulle det vara möjligt att göra alla mediciner som härrör från svamp.
"Det stora genombrottet inom syntetisk biologi är förmågan att omprogrammera dessa organismer," säger Wang. "Inte bara kan vi omprogrammera dem, vi kan också manipulera dem med lätthet."
När allt kommer omkring, säger Wang, kommer astronauter inte ens behöva ta ett första hjälpen-kit med dem. Om Mars-utforskare tar slut på griseowulfin, kommer markkontroll att skicka e-post till den gensekvens som används för att göra läkemedlet, och en DNA-synthesizer kan skriva dessa koder i en konstgjord cell, som sedan producerar läkemedlet.
Men även om forskare redan kan skriva in DNA i konstgjorda celler är den praktiska tillämpningen av denna teknik flera decennier borta från oss.
ILYA KHEL
