美國宇航局（NASA）宇航員在太空中進行的CRISPR實驗首次表明，DNA可以在微重力環境下自我修復。 CRISPR是「成簇的規則間隔的短回文重複序列」縮寫，是一種基因組編輯工具，用於在DNA的特定區域產生斷裂。 這項技術主要涉及使用細菌中的Cas蛋白質。

為了控制這些蛋白質切割DNA的位置，科學家們在Cas蛋白質中添加了一條特定的RNA鏈，並將其插入細胞中。

以RNA為嚮導，這種蛋白質將沿著DNA鏈行進，直到找到相應的序列並進行切割。 在地球上，這種先進的方法已經被用於編輯醫療領域的植物、動物和人類細胞的基因。 現在CRISPR技術已經交付給國際空間站，它的能力也得到了擴展。

作為”Genes In Space-6″實驗的一部分，國際空間站（ISS）上的宇航員在普通酵母的DNA中製造了斷裂，然後分析了其自我修復過程。

圖1：美國宇航局宇航員克莉絲蒂娜·科赫在國際空間站進行太空基因6號實驗

在實驗過程中，酵母的DNA被切斷了兩條鏈，造成了嚴重的損害。 研究人員說，CRISPR被引入太空，並在國際空間站上進行第一次成功的基因組操作，擴大了未來DNA修復實驗的可能性。

“Genes In Space-6″實驗2018年由明尼蘇達州的四名學生提出，當時他們參加全美競賽，要求七年級到十二年級的孩子設計DNA分析實驗。 考慮到宇航員在太空中患癌症的風險增加，奧爾蒂（Aarthi Vijayakumar）、蜜雪兒（Michelle Sung）、麗蓓嘉（Rebecca Li）以及大衛（David Li）設計了這個實驗。

在太空中遭受到的輻射增加有可能損害人類的DNA。 在地球上，人體可以通過添加和刪除DNA鹼基來修復這種斷裂，或者在不改變兩個片段的情況下重新連接它們。 然而，在”Genes In Space-6″實驗之前，這些過程在微重力下還沒有被研究過。

該研究的合著者、NASA下屬詹森太空中心微生物學家莎拉·華萊士（Sarah Wallace）在一份聲明中說：”瞭解一種修復方式是否不太容易出錯具有重要意義。 ”

這些知識對宇航員可能是有益的，比如幫助任務規劃者確定是否需要更多的輻射防護。 根據華萊士的說法：「重要的是要瞭解輻射情況，以確保機組人員正受到保護，並幫助他們以最好的方式康復。 ”

圖2：美國宇航局宇航員尼克·黑格使用微型PCR硬體探索太空輻射如何影響DNA

在國際空間站上擁有這項技術意味著，科學家可以分析在太空中遭受破壞的DNA，而不是依賴於從地球上被切割後送上空間站的樣本。 研究人員說，雖然CRISPR在太空中的使用原則相同，但它們需要針對太空環境進行量身定做。

該研究的主要作者薩拉·隆美爾（Sarah Rommel）也是詹森太空中心的微生物學家，她在聲明中表示：”我們不能把地球上的東西不經任何改變就送入太空，因為我們必須保證機組人員和船上所有環境生命系統的安全。 例如，我們為整個過程提供定製工具包，著眼於如何使用最少的安全材料獲得最好的科學發現。 ”

隆美爾補充說：「我們已經可以證實，在太空中做這類研究並不太複雜。 試驗按照計劃進行，並展示了預期結果。 ”

華萊士認為，要完全瞭解DNA在太空中的修復過程，還需要做更多的工作。 但她強調，”Genes In Space-6″試驗取得了成功。 展望未來，「在太空中建立完整的分子實驗室將會讓我們在那裡完成更多的研究」。