Net als vroege ontdekkingsreizigers, NASA Twins Study-onderzoekers wagen zich op nieuw terrein. Het uitvoeren van menselijk omics-onderzoek op tweelingastronauten als onderdeel van de eenjarige missie die aan boord van het internationale ruimtestation plaatsvond, is zo'n onderneming. Naarmate de technologie evolueert, verandert ook het onderzoek. NASA evalueert efficiëntere en innovatievere onderzoekstechnieken om zich voor te bereiden op de reis naar Mars.

Innovatief denken zou de manier kunnen verbeteren waarop biologische monsters worden verwerkt en vanuit de ruimte terug naar onderzoekslaboratoria op aarde worden vervoerd voor toekomstige studies. Dit denken werd ingegeven door onderzoekers van NASA's Human Research Program (HRP) en Twins Study-onderzoekers bij Johns Hopkins Medicine.

Vers geïsoleerde monsters leveren betere resultaten op dan cellen die zijn geïsoleerd uit bevroren monsters die vanuit het in een baan om de aarde draaiende laboratorium naar de aarde zijn teruggekeerd. Het pipetteren van verse monsters bij omgevingstemperatuur en het uitvoeren van celisolatie op het ruimtestation elimineert ook de noodzaak voor snelle transportlogistiek, en maakt frequentere bemonstering mogelijk. Zodra de cellen zijn geïsoleerd, de monsters kunnen levensvatbaar worden ingevroren en op elk moment worden teruggebracht op elk transportvoertuig voor verdere analyse.

In een vliegtuig dat wordt gebruikt als parabolische vluchtanaloog om korte perioden van gesimuleerde microzwaartekracht te creëren, Tweelingonderzoek Onderzoekers Dr. Andrew Feinberg en Lindsay Rizzardi van Johns Hopkins Medicine testten een theorie dat vloeistoffen veilig in microzwaartekracht kunnen worden overgebracht met behulp van een pipet, dat is een slanke, gegradueerde meetbuis. Eerder dachten onderzoekers dat het overbrengen van biologische vloeistoffen in de ruimte risico's zou kunnen opleveren voor het nauwkeurig controleren van het monster.

"Deze analoog toonde aan dat het pipetteren van open vloeistoffen relatief eenvoudig en gemakkelijk te controleren is en dat alle vloeistofoverdrachtsstappen die verband houden met centrifugatie kunnen worden gerepliceerd in microzwaartekracht, " zei Feinberg. "Als het om genetisch materiaal gaat, onderzoek vereist nauwkeurige overdracht van vloeistoffen tussen verschillende soorten buizen om DNA te zuiveren, RNA of eiwit uit biologische monsters om moleculaire analyses uit te voeren."

Gelijktijdig met het vloeistofoverdrachtsonderzoek werd celisolatieonderzoek uitgevoerd door NASA-immunologen Brian Crucian, Clarence Sams, Hawley Kunz en NASA-astronaut en moleculair bioloog Kate Rubins. NASA-onderzoekers testten terrestrische protocollen voor celzuivering in microzwaartekracht met behulp van de parabolische vluchtanaloog. Ze ontdekten dat celisolatie en -zuivering beide in microzwaartekracht konden worden uitgevoerd. Rubins bevestigde ook enkele van deze bevindingen in de ruimte. Ze publiceerden hun onderzoek met Feinberg en Rizzardi in het juli 2016 nummer van: NPJ Microzwaartekracht .

Crucian zei, "Laboratoriumprocedures voor het isoleren en zuiveren van cellen vereisen doorgaans gevoelige gradiëntcentrifugatie, zorgvuldige extractie van geïsoleerde cellen, en algemeen open pipetteren van vloeistoffen voor het wassen en overbrengen van de geïsoleerde cellen."

Het is om verschillende redenen belangrijk om vloeistoffen over te dragen en cellen in de ruimte te isoleren. Mars is een uitdagende afstand van de aarde als diagnostiek ooit nodig is van een bemanningslid. Door astronauten in staat te stellen zelfstandig meer menselijk onderzoek te doen, kan een ziekte sneller worden vastgesteld, mogelijk een leven redden in een medisch noodgeval.

Terwijl NASA zich voorbereidt op zijn reis naar Mars, de manier waarop onderzoekers biologische monsters in de ruimte behandelen en verwerken, kan veranderen. De protocollen die door de onderzoekers van Johns Hopkins en NASA zijn gevalideerd, tonen aan dat standaardprotocollen voor celisolatie inderdaad in de ruimte kunnen worden uitgevoerd, iets dat bepaalde soorten genetische, of 'omica', onderzoek aan boord van het ruimtestation. Moleculaire biologietechnologieën zoals hand-held sequencers blijven evolueren en verleggen de grenzen van wetenschappelijk onderzoek. HRP zal zijn methodologieën blijven aanpassen om nieuw onderzoek te ondersteunen dat de veiligheid van toekomstige bemanningen op langdurige missies beschermt en verzekert, terwijl het de deur opent voor innovatieve kansen.