Il progetto BIOxTREME, espletato nel periodo 2014-2017, è stato proposto dal laboratorio Biotecnologie in risposta al bando ASI-DTE-2011-033 proponendo soluzioni biotecnologiche per la produzione di molecole bioattive di pronto uso, utili a contrastare gli effetti avversi della lunga permanenza degli astronauti in missioni spaziali. Il progetto si è basato sull’impiego biotecnologico (ingegneria metabolica) delle piante per la produzione di antiossidanti naturali (antocianine) che potessero contrastare lo stress ossidativo indotto dalle radiazioni cosmiche e per la biosintesi di farmaci ad attività microbicida o stimolatoria del sistema immunitario.

Il processo produttivo di queste molecole ad alto valore aggiunto si fonda su due sistemi vegetali, da una parte l’intera pianta di una varietà nana di pomodoro (MicroTom), e dall’altra radici in coltura in vitro (hairy roots) che sono state sottoposte a stress fisici tipici dell’ambiente spaziale. La simulazione ha previsto l’esposizione a radiazioni ionizzanti (gamma e protoni), campi magnetici statici e microgravità per studiarne la risposta.

Lo studio della risposta è stato basato su un approccio di “Systems Biology”, che si è avvalso di un’analisi proteomica comparativa tra condizioni normali ed estreme, con l’intento di caratterizzare la reazione fisiologica ad un ambiente spaziale simulato. Inoltre, un approccio metabolomico ha permesso di caratterizzare l’accumulo di antocianine nei tessuti e nei frutti e di dimostrarne le proprietà anti-ossidanti come rimedio allo stress a cui sono sottoposte le piante stesse e l’equipaggio durante le missioni spaziali. Inoltre, è stata studiata l’efficacia del sistema “hairy roots” come ‘biofabbrica’ di polipeptidi di dimostrata capacità microbicida. Sono state infine valutate le condizioni di coltivazione idroponiche più idonee per formulare successivamente preparazioni di uso nutraceutico o farmaceutico immediato.