小型だが強力なマイクロプレートリーダーはNASAの研究を変える可能性がある

携帯電話ほどの大きさの、小さいながらも強力な実験装置が、NASA の SpaceX Crew-12 ミッションで打ち上げられた後、国際宇宙ステーションに到着しました。 NASA は、マイクロプレート リーダーと呼ばれる既製のデバイスを使用して、宇宙で重要な生物学的研究を実施し、データにリアルタイムでアクセスできるようにすることを目指しています。

このようなデモンストレーションは、産業界と提携して革新的な研究能力を開発し、宇宙科学の速度と生産性を向上させる NASA の商業可能高速宇宙科学 (CERISS) イニシアチブの一環です。 NASA の生物物理科学部門は、NASA の国際宇宙ステーション プログラムと協力して実証を主導しています。

宇宙科学にマイクロプレート リーダーを使用する直接的な利点は、速度です。科学者は、サンプルが収集され、地球に返されて地上の研究所で分析されるのを待つ代わりに、実験が完了するとすぐにデータを入手できます。このような現場分析、つまりサンプルの返送ではなく現場で行われる試験は、物質を地球に返送する際の遅延、複雑さ、コストを削減できる可能性があります。

地上に設置されている従来のマイクロプレートリーダーは通常非常に大きく、電子レンジよりも大きいこともよくありますが、NASA のテストでは携帯電話とそれほど大きくないバージョンが使用されます。

現時点では、マイクロプレート リーダー デバイスのテストを実行するには訓練を受けた宇宙飛行士が必要です。しかし、商用実験装置が地球低軌道でも動作できることが証明されれば、将来の自動化やさらに高度な試験機能への扉が開かれる可能性がある。

将来的には、科学者は長期ミッション中に宇宙飛行士のサンプルのさまざまな分子を検査して、深宇宙で乗組員の健康状態を監視できるようになるかもしれない。マイクロプレート リーダーは適応性があり、人間が宇宙を探索する場所であればどこでも、さまざまなテスト キットがさまざまな測定をサポートできます。

マイクロプレート リーダーは、光の波長を使用して生物学的検査で色を検出します。標的分子がサンプル中に存在すると、テストにより色の変化が生じます。その変化の強さから、研究者は特定の分子がどれだけ存在しているかを知ることができます。

NASAはまず、微小重力関連骨損失-B（MABL-B）探査機からのサンプルを使用して、宇宙ステーションのマイクロプレートリーダーをテストし、宇宙での骨損失を防ぐ可能な方法を探索します。これを実行するために、マイクロプレート リーダーはサンプル中のインターロイキン 6 と呼ばれるタンパク質を MABL-B アッセイで測定します。科学者たちは、このタンパク質が宇宙飛行士の骨量減少に寄与しているのではないかと考えています。

デバイスの操作は簡単です。 USB 経由でタブレットまたはラップトップに接続し、標準の 96 ウェル プレートを使用します。これは、地球上の多くの研究室が使用しているものと同じ形式です。宇宙飛行士はソフトウェアを使用してテストを実行し、機器を操作し、結果をすぐに取得します。

科学者はビデオを通じて実験をリアルタイムで監視し、初期の読み出し値を視覚的に検査できます。研究者が乗組員に指示を持っている場合、その指示は乗組員と通信する宇宙ステーションの地上職員を通じて伝えられます。さらに、詳細なデータ ファイルはステーションから即座にダウンリンクされ、研究者と共有することができます。

マイクロプレートリーダーを伴った乗組員12は2月14日に軌道上の実験室に到着した。検査キットとサンプルは、将来のミッションで宇宙ステーションに送られる予定です。すべての材料がステーションに到着すると、NASA はデモンストレーションを実施し、結果を地球上で行われた同様のテストと比較します。

NASAのCERISSプログラム責任者のダン・ウォルシュ氏は、「マイクロプレートリーダーのハードウェアとインターロイキン6と呼ばれるタンパク質を測定するためのキットはどちらも製造中止となった。われわれは軌道上での研究実施のペースを加速するために、これらの市販製品を宇宙でテストしている」と述べた。 「私たちのCERISSの取り組みは、低軌道研究経済の繁栄に必要な機能とインフラを構築しています。このような実証は、商用機器がどのように宇宙ステーションの運用に統合され、商業宇宙産業の成長に貢献できるかを示しています。」