چگونه بدون پوشاندن فضاپیما با صفحات سربی چند تنی از فضانوردان در برابر تشعشعات کهکشانی محافظت کنیم؟ یک ایده این است که آنها را با محافظت طبیعی در برابر تاردیگراد فراهم کنیم. با این حال، به نظر می رسد، این به این سادگی نیست.
تاردیگرادها حیوانات کوچکی هستند که به دلیل توانایی خود برای زنده ماندن در شرایط شدید معروف هستند: تغییرات شدید دمایی، کم آبی کامل، دوزهای کشنده تابش و حتی خلاء فضا. در سال 2016 نشان داده شد که یکی از کلیدهای استقامت آنها پروتئین Dsup (بازدارنده آسیب) است. هنگامی که سلولهای انسانی برای تولید Dsup مهندسی شدند، در برابر تشعشع مقاومتر شدند و هیچ اثر منفی ظاهری نداشتند.
ایده معقولی برای محافظت از انسان در برابر تشعشعات و عوامل جهش زا با کمک Dsup بوجود آمد. یکی از راهها، معرفی mRNA کدکننده Dsup به نانوذرات لیپیدی است، مشابه فناوری واکسن mRNA در برابر کووید-19.
پروفسور کوری نیسلو از دانشگاه بریتیش کلمبیا گفت: “بیست یا سی سال پیش، من تماماً موافق این ایده بودم: بیایید mRNA ژن Dsup را در نانوذرات لیپیدی به اعضای خدمه بدهیم. ما ژنوم آنها را ویرایش نمی کنیم، اما از آنها در برابر آسیب DNA محافظت می کنیم.”
آزمایشگاهی که او سرپرستی می کند، تحقیقات گسترده ای روی سلول های مخمر مهندسی شده برای تولید Dsup انجام داده است که نتایج آن به عنوان پیش چاپ در bioRxiv ارسال شده است. مشخص شده است که سطوح بسیار بالای پروتئین می تواند کشنده باشد و حتی سطوح متوسط آن رشد سلولی را کند می کند.
این زیست شناس توضیح داد که به نظر می رسد Dsup با محصور کردن فیزیکی DNA از آن محافظت می کند. اما این امر رسیدن پروتئین های دیگر به DNA را دشوارتر می کند – مانند سنتز RNA یا تکثیر قبل از تقسیم سلولی. کار پروتئین های ترمیم DNA نیز پیچیده است. در نتیجه، در سلولهایی با سطوح پایین چنین پروتئینهایی، Dsup میتواند کشنده باشد، شاید به این دلیل که فرآیندهای تعمیر مهمی رخ نمیدهند.
نیسلو در پایان گفت: «هر منفعتی که می بینیم هزینه دارد.
به گفته وی، استفاده از Dsup برای محافظت از انسان، حیوانات و گیاهان در فضا هنوز امکان پذیر است – اما برای انجام این کار باید اطمینان حاصل شود که پروتئین فقط در سلول های لازم و در مقادیر مناسب تولید می شود.
جیمز برن از دانشگاه آیووا، که در حال مطالعه این است که آیا Dsup می تواند به محافظت از سلول های سالم در طول پرتودرمانی سرطان کمک کند، می گوید: “کاملا موافقم.”
انکولوژیست های پرتودرمانی می گویند اگر Dsup به طور مداوم در تمام سلول های بدن انسان تولید شود، احتمالاً اثرات جدی بر سلامتی خواهد داشت. اما اگر تولید آن فقط به طور موقت روشن شود، در صورت نیاز، تأثیر می تواند مثبت باشد.
پروفسور سیمون گالا از دانشگاه مونپلیه تأیید کرد: “مطمئناً درست است که بیش از یک غلظت معین، Dsup می تواند اثرات سمی داشته باشد.”
با این حال، تیم او نشان داده است که سطوح پایین این پروتئین می تواند طول عمر نماتدها را با محافظت از آنها در برابر استرس اکسیداتیو افزایش دهد. او اضافه می کند که هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری در مورد نحوه عملکرد Dsup وجود دارد.
جسیکا تایلر از Weill Cornell Medicine نیز مخمری را برای تولید Dsup مهندسی کرده است. او گفت که در غلظتهای پایینتر از آنچه که تیم نیسلو مطالعه کرد، به نظر میرسد این پروتئین بدون تأثیر بر رشد سلول، اثرات مفیدی دارد.
این محقق تاکید کرد: “بنابراین، من موافق نیستم که حفاظتی که Dsup ارائه می دهد هزینه بالایی دارد.”
با این حال، او موافق است که کنترل سطح تولید پروتئین محافظ واقعاً بسیار مهم است.
آموزش سلول های ضروری بدن برای تولید Dsup در مقادیر بهینه با استفاده از فناوری های موجود در حال حاضر غیرممکن است، اما Nislow مطمئن است که این امر به واقعیت تبدیل خواهد شد.
وی در پایان خاطرنشان کرد: در حال حاضر هزینه و توجه زیادی به سیستم های توزیع می شود، بسیاری از کارشناسان صنعت دارو انگیزه حل این مشکل را دارند.