长期的太空任务将使人类长时间的微重力,导致骨量的流失。转基因莴苣,工程产生一种激素能够促进骨骼生长,提供了一个解决方案吗?
人体适应太空飞行
对我们许多人来说,太空旅行在我们的有生之年是不可能的。
然而,对于宇航员频繁长途太空飞行可以把他们的人数对人体吗。进一步我们从地球风险,引力越低,意味着太空旅行者可以花长时间的生活在微重力条件下。一个潜在的后果是骨量的减少。据估计,在为期6个月的太空旅行,近端股骨骨丧失大约10%的质量。复苏后返回地球需要四年。
“骨头不断分解和改革血液中的钙质和修复裂隙。在微重力,这些过程的平衡转变,这样有一个净亏损的骨矿物质密度,”解释道凯文·耶茨研究员麦当劳/南帝实验室加州大学戴维斯(加州大学戴维斯分校)。“这种转变可能是因为许多骨头不再承担gravity-induced负载。骨折在太空中或火星上危险和难治的。”
耶茨的研究的一部分NASA的数据集利用生物工程中心(空间)。多维数据集的目的是回收原位资源驱动生产的产品能满足长期太空任务的必要性。他目前正在关注转基因食品的发展,可以合成生物活性物质来帮助作战不利太空旅行对人体的影响。
在春天的美国化学学会会议上耶茨(2022),和同事展示了他们的最新研究,开发转基因莴苣目标骨密度损失的问题。
转基因是什么意思?
转基因是指来自另一个物种的DNA序列的引入,介绍了通过人工手段。
口服通过生菜消费
规定药物可以刺激骨的形成,如药物包含人类肽片段的甲状旁腺激素(甲状旁腺素)。然而,政府的药物通常是通过注入,带来不便,运输和储存的注射器和瓶是必需的,而不是理想当太空任务的具体重量限制。
但是,宇航员必须吃,对吧?如果有一个方法,他们可以获得通过日常食物摄取药物吗?这是叶芝和同事们的最新作品背后的思想。通过附加片段可结晶的(Fc)域的人类抗体序列编码甲状旁腺素,他们生成一个稳定和药物的生物可利用形式,PTH-Fc。
接下来,他们寻求生菜可以生产肽片段的方法。根癌土壤杆菌是一个植物病原体感染植物伤口网站和特定疾病原因通过交付转移DNA进入宿主植物细胞。广泛的研究和分子生物学研究参与这个过程导致了农成为最受欢迎的细菌提供特定基因导入植物细胞——一种称为遗传转化方法。
使用农,耶茨和同事基因编码PTH-Fc插入生菜植物细胞,然后研究了蛋白质含量破译肽是否被表达。平均而言,植物被发现之间的表达每公斤10 - 12毫克PTH-Fc新鲜的莴苣。太空旅行者吃转基因莴苣因此需要大约380克生菜每天获得所需的剂量。而莴苣可以在夏日沙拉或一顿丰盛美味的汉堡,俗话说的好,你可以得到太一件好事。减少数量的宇航员将被要求吃生菜,耶茨筛选转基因细胞系:“我们测量表达量在不同的转基因植物和选择那些表达量最高,”他说。
监管机构的批准在地球上和太空
生菜尚未收到的品尝测试研究小组,其安全性尚未确定。然而,将进行彻底的测试,耶茨证实:“总的来说,转基因食品是严格监管[和]因此彻底进行安全检测。我们不改变生长特性通过增加抗旱等生菜;我们只有添加了一个基因PTH-Fc生产。PTH-Fc的安全性和有效性通过临床试验将成立自己的。”
严格规定耶茨指的可能是一个障碍的可访问性转基因食品。监管机构的批准之前必须获得这些产品可以销售,至少在地球上。但是在太空呢?“我不是专家,但这是可能的美国农业部(USDA)和美国食品和药物管理局(FDA)将会管理这些食物,”耶茨说。
下一步推进这一研究根据耶茨,是建立药代动力学和药效学的行为transgenically PTH-Fc生产。
团队的愿景对转基因食品延伸到绿叶蔬菜沙拉碗的。除了激素生产生菜、研究小组正在研究其他一些模型的作物,如水稻、小麦和番茄。“我们选择生菜(本研究)因为我们知道它可以成功地生长在微重力和可能包括作物长期任务。它有可能产生生物制药在这些其他的植物。作为数据集的一部分,另一种食物来源,Arthrospira platensis(俗称螺旋藻),已被修改生产对乙酰氨基酚,”耶茨说。
利用植物生产生物活性化合物并不是一个新概念。这是一个关键的应用合成生物学领域,生物是“工程”产生一个特定的功能或产品,如生物制药、生物传感器、生物燃料,列出几个例子。叶茨和他的同事们的工作可以有更多的地方在地球上的影响,转基因食品存在一个机会来克服全球问题在农业,如粮食短缺和气候变化对农作物的影响。“植物生产提供了一种新的解决许多不同类型的挑战,”耶茨总结道。
凯文·耶茨说莫莉坎贝尔,高级科学技术网络作家。188金宝搏备用
