Diversi anni fa, Clay Wang ha portato i suoi figli al California Space Center per mostrare loro lo space shuttle. Ma guardando Endeavour e pensando all'esplorazione umana dello spazio, il farmacologo si è anche chiesto: e se a metà strada verso Marte il team avesse finito le medicine? Molte cose possono andare storte durante una missione di tre anni su Marte. E puoi portare con te solo un numero limitato di medicinali.
"Nel caso del cibo, puoi prevedere con precisione quanto dovranno mangiare gli astronauti", dice Wang. "Non puoi farlo con le medicine."
Cosa fare se è necessario un medicinale che non è stato inserito? Il problema è aggravato dal fatto che nell'ambiente spaziale molti farmaci perdono il loro potere e si rompono più velocemente che sulla Terra.
Per questi motivi, Wang ritiene che i futuri esploratori di Marte dovrebbero coltivare le proprie medicine. Nel suo laboratorio presso la University of Southern California, si sta preparando a condurre un esperimento per renderlo possibile.
Se tutto va secondo i piani, alcuni fortunati esemplari di funghi chiamati Aspergillus nidulans viaggeranno su un razzo SpaceX verso la Stazione Spaziale Internazionale.
Questo particolare tipo di fungo è essenziale per la ricerca biomedica. Gli scienziati hanno studiato il genoma di A. nidulans in lungo e in largo, ma rimangono parti sconosciute. Le funzioni di molti geni sono sconosciute e il team di Wang spera che lo stress cosmico aiuti i geni ad attivarsi e produrre nuovi componenti. Se pensiamo ad A. nidulans come a una fabbrica, "molte macchine in questa fabbrica sono state spente, quindi non sappiamo cosa stanno facendo", spiega Wang. "Nello spazio, possono accendersi."
Nella maggior parte dei casi, A. nidulans produce solo poche classi di composti, ma Wang dice che il suo laboratorio ha scoperto che "producono diversi prodotti naturali a seconda delle condizioni in cui crescono". Il team spera che le condizioni di stress uniche dello spazio saranno in grado di stimolare la creatività e produrre ingredienti che possono essere incorporati nei medicinali. Questo aiuterebbe sia i terrestri che gli astronauti nello spazio.
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Il team di Wang vuole anche trasformare A. nidulans o altri funghi in fabbriche in grado di produrre un'ampia varietà di farmaci nello spazio. Ma prima devono vedere come le condizioni di alta radiazione e bassa gravità influenzeranno le piante. Quali composti produrranno, in quali quantità? Quali geni vengono attivati, come vengono soppressi?
Per scoprirlo, campioni di funghi verranno inviati a una stazione spaziale per diversi giorni e poi congelati fino al loro ritorno sulla Terra. Una volta che i funghi spaziali torneranno, gli scienziati confronteranno i loro metaboliti, proteine e modelli di espressione genica con quelli sulla Terra.
I ricercatori potrebbero quindi utilizzare queste informazioni per allevare ceppi di funghi resistenti allo spazio - A. nidulans o altre specie, se riescono a trovare quelli più adatti per il lavoro.
Ad esempio, A. nidulans è in grado di produrre composti che combattono la bassa densità ossea, un problema che affligge gli astronauti che trascorrono molto tempo al di fuori della gravità. Di solito, il fungo produce questo composto in piccole quantità, ma allevando selettivamente ceppi che producono grandi quantità di questo composto, gli scienziati potrebbero produrre versioni più produttive.
Wang ritiene che i futuri esploratori di Marte potrebbero prendere alcune spore di ciascun ceppo e coltivarle secondo necessità, producendo farmaci in soli 2-4 giorni. A differenza delle piante, i funghi non hanno bisogno del suolo o di condizioni di illuminazione speciali. Tutto ciò che serve è spreco di cibo e un po 'd'acqua.
Guardando al futuro, l'ingegneria genetica potrebbe aiutare i funghi a produrre tutti i tipi di farmaci antibatterici, antimicotici e persino antitumorali nel loro cammino verso Marte e ritorno. Con il loro aiuto, sarebbe possibile produrre qualsiasi medicinale derivato dai funghi.
"Il grande passo avanti nella biologia sintetica è la capacità di riprogrammare questi organismi", dice Wang. "Non solo possiamo riprogrammarli, ma possiamo anche manipolarli con facilità".
Dopotutto, dice Wang, gli astronauti non dovranno nemmeno portare con sé un kit di pronto soccorso. Se gli esploratori di Marte esauriscono la griseowulfin, il controllo a terra invierà loro un'e-mail con la sequenza genica utilizzata per produrre il farmaco e un sintetizzatore di DNA può scrivere questi codici in una cellula artificiale, che produrrà il farmaco.
Ma sebbene gli scienziati possano già iscrivere il DNA in cellule artificiali, l'applicazione pratica di questa tecnologia è lontana diversi decenni da noi.
ILYA KHEL
