莴苣可以用来为第一批火星探险者制造药物。通过用转基因细菌感染生菜,研究人员劫持了植物的细胞机制,在需要的时候和地方生产药物。

“目前估计,将1公斤的质量运送到火星大约需要10万美元(7.7万英镑),”他说马克Blenner克莱姆森大学的蛋白质工程师。因此,为任何可能发生的情况服用药物是不可能的。布伦纳补充说:“但更具挑战性的问题是,许多药物和食物中的必需营养素都无法在火星之旅的几个月里存活下来。”太空中的强辐射可以迅速破坏活性成分,特别是生物制药中的蛋白质化合物。

化学工程师凯伦麦当劳因此,美国加州大学戴维斯分校的研究人员希望将可食用植物改造成小型制药厂。对于太空旅行来说,种子的重量非常轻,有了麦当劳的技术,它们不仅可以制造食物,还可以当场制造药物化合物。

在佛罗里达州奥兰多市举行的美国化学学会全国会议上,麦克唐纳和他的同事展示了他们可以用生菜来制造甲状旁腺激素(PTH)。这种骨再生肽可以对抗低重力生活导致的骨密度下降。

研究人员用根癌土壤杆菌携带定制的甲状旁腺激素DNA序列编码。“细菌可以将自己的DNA片段转移到植物上,”麦克唐纳解释说,他也是该组织的成员空间生物工程利用中心.“一旦DNA进入植物细胞,就会被转录并翻译成有功能的蛋白质。“在用农杆菌感染一株成熟的植物6天后,研究小组收获了含有每公斤10mg甲状旁腺素的生菜。

为了将甲状旁腺激素从其他植物成分中分离出来,麦克唐纳的团队发明了一种手持式离心机——与甲状旁腺激素的设计类似paperfuge但它可以容纳标准的离心管。在最后的纯化阶段,研究人员需要甲状磷吸附纳米颗粒,他们也可以从植物中制备这种纳米颗粒。一种经过改良的病毒——在受感染的植物中繁殖数千个——携带这种配体,就像鱼钩一样吸附甲状旁腺素。

在地球上,科学家倾向于使用微生物大肠杆菌或者酵母来制造生物制药。尽管植物的成熟速度比微生物慢,但它们不需要在无菌的生物反应器中生长。布伦纳说,植物比微生物有两个优势。它们对蛋白质进行更类似人类的修饰,而植物中制成的药物可以简单地食用。

然而,麦克唐纳说:“如何在火星上种植植物仍然是一个大问题。”布伦纳说:“保护植物不受辐射可能意味着要把它们放在地下,这就增加了传输光线的挑战。”虽然涉及光纤的想法已经存在,但其他问题仍有待回答。布伦纳补充说:“我们(还)不知道太空条件将如何影响土壤微生物群落成员之间的相互作用。”