火星一直被許多人討論可能會在數十億年前有生命體的存在,甚至上火星的探勘器有發現疑似是水的流路或冰河痕跡,所以更有科學家大膽推測地球上的生命是源自火星。當然這些討論及假設目前並沒有確切證據可以證實,但回歸到地球生命的本質,DNA及RNA架構了生命體,所以找尋火星上是否有DNA或RNA的存在,並且進一步定序,可提供科學家許多的資訊來找尋生命的蹤跡及推斷生命的起源。若直接由火星採集樣品再回地球執行定序,在時間上會非常耗時(來回火星及地球就要耗費數年),除此之外,DNA及RNA也有可能在運送過程中降解,所以研究人員希望能夠直接在火星上執行定序,稱之為in situ Life Detection,如此可立刻知道定序的結果,若有問題亦能立即再採樣。

        麻省理工學院Christopher E. Carr研究團隊提出使用次世代定序系統執行in situ Life Detection任務的概念,並且認為相對較為單純的無光學系統半導體定序技術是較為適合的平台,然而在外太空輻射線充斥的環境下,可能會對於定序過程有所影響,因此,他們將Ion torrent的314 chip處理各式各樣強度及種類不一的輻射(Fe-56, O-18, H-1),並進一步分析其產生的影響,實驗設計如下表所示,總共40片的chip,其中20片用電子的方式測試輻射照射前及後的影響,另外20片經輻射照射後,直接拿來定序E. coli的DNA,並且分析定序結果。

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        電子方式的測試結果發現,Ion torrent 314 chip在各樣種類及劑量的輻射線照射後沒有明顯變化,在功能上皆能接受到因pH變化而產生的電子訊號。取照射後的314 chip定序E.coli的結果如下圖所示,

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與控制組相比較,在資料量及訊雜比上皆無明顯的變化,除此之外,在Missmatch rateIndel event rate亦無明顯的影響,另外每個鹼基產生的pH變化引起的電子訊號,照過輻射的314 chip與控制組也顯示無明顯差異,如下圖所示

 

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。Christopher E. Carr研究團隊做過這些測試後,結果顯示PGM配合314 chip在外太空執行定序時,不會因為太空中的輻射充斥,進而顯著的影響實驗結果。

        將次世代定序技術帶到外太空執行定序是相當創新的想法,而此篇文章的研究團隊也初步認為是可行的,然而其中仍會面臨其他的問題,包含必須要在無重力的環境下製備library,另外操作的環境溫度也是一項挑戰,這些都還有待科學家解決才有機會實現外太空定序,為探索外星球生命提供更多的訊息。

 

 

資料來源:

Carr CE, Rowedder H, Lui CS, Zlatkovsky I, Papalias CW, Bolander J, Myers JW, Bustillo J, Rothberg JM, Zuber MT, Ruvkun G. Radiation resistance of sequencing chips for in situ life detection. Astrobiology. 2013 Jun;13(6):560-9. doi: 10.1089/ast.2012.0923. Epub 2013 Jun 4.

 

 

 

 

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