Χώρος

Δίδυμοι στο διάστημα: πώς το ταξίδι στο διάστημα επηρεάζει την έκφραση γονιδίων

Οι επιστήμονες έχουν μια σπάνια ευκαιρία να δουν πώςοι συνθήκες στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό επηρέασαν την γονιδιακή έκφραση συγκρίνοντας ταυτόσημους δίδυμους αστροναύτες: ένας από αυτούς πέρασε περίπου ένα χρόνο στο διάστημα, ο άλλος παρέμεινε στη Γη. Το περιβάλλον στον διαστημικό σταθμό προκάλεσε αλλαγές στην έκφραση γονιδίων μέσω μιας επιγενετικής διαδικασίας. Οι επιστήμονες της NASA γνωρίζουν ήδη ότι οι αστροναύτες θα εκτεθούν σε σωματικό στρες με διάφορους τρόπους.

Μελέτες για το γενετικό υπόβαθρο των αστροναυτών μπορούνεξηγεί γιατί μερικοί από αυτούς είναι πιο επιρρεπείς σε προβλήματα υγείας όταν επιστρέφουν στη Γη. Τα αποτελέσματα αυτά μπορούν να οδηγήσουν σε μεμονωμένα προληπτικά μέτρα για ευάλωτους αστροναύτες. Και αυτό που προκαλεί έκπληξη είναι ότι αυτές οι ανακαλύψεις μπορούν επίσης να οδηγήσουν στην ανάπτυξη μεθόδων για τη θεραπεία όλων των συνδρόμων που μας επηρεάζουν στη Γη.

Τι συμβαίνει με έναν άνθρωπο στο διάστημα: ένα παράδειγμα διδύμων

Η NASA μελετά τις επιπτώσεις των διαστημικών ταξιδιώνγια το ανθρώπινο σώμα από την αρχή της εποχής του διαστήματος. Σε μια συνέντευξη Τύπου που διεξήχθη περίπου μία εβδομάδα μετά την άφιξή του στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), ο καναδός αστροναύτης David Saint-Jacques δήλωσε ότι αισθάνεται "κάπως υπερφορτωμένος" και "με ένα μεγάλο, πρησμένο κόκκινο πρόσωπο, σαν να κρέμεται ανάποδα σε ένα σταυρό". Αυτό το δυσάρεστο συναίσθημα οφείλεται στην ανακατανομή του υγρού από το κάτω μέρος στο άνω μέρος του σώματος.

Cosmonauts υγεία μετά από μακρές αποστολές

- Επιπτώσεις στην υγεία που απορρέουν από τηντο αποτέλεσμα μεγάλων πτήσεων στο διάστημα δεν είναι καλά κατανοητό. Σε γενικές γραμμές, οι αστροναύτες διατηρούν εξαιρετική ψυχική και σωματική υγεία σε σύγκριση με τον πληθυσμό, ακόμη και όταν επιστρέφουν από μακροπρόθεσμες αποστολές. Ωστόσο, οι επιπτώσεις των αποστολών στην υγεία έχουν αναγνωριστεί επιστημονικά, συμπεριλαμβανομένων των προβλημάτων με το καρδιαγγειακό σύστημα και την όραση, οι αιτίες των οποίων μελετώνται.

Οι επιστήμονες της NASA διερευνούν πώς είναι η γονιδιακή έκφρασηΤο DNA μετατρέπεται σε αλλαγές ιστού ως απάντηση στην επίδραση του περιβάλλοντος στο ISS. Το πεδίο της επιγενετικής περιγράφει τους μηχανισμούς με τους οποίους οι περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως η μικροβαρύτητα, τα σχετικά υψηλά επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα και πιθανά άλματα ακτινοβολίας, μεταβάλλουν τον τρόπο ανάγνωσης του DNA.

Θέλουν επίσης να μάθουν πώς το μοναδικό DNA του κάθε ατόμουΟ αστροναύτης θα καθορίσει την απόκριση τους στο περιβάλλον του διαστημικού σταθμού. Τώρα, από 37 μελέτες που διεξήχθησαν στο διαστημικό σταθμό, 3 είναι αφιερωμένες ειδικά στη γενετική έρευνα.

Δύο πλευρές του ίδιου νομίσματος

Προκαταρκτικά αποτελέσματα εξαιρετικάμελέτες ίδιων διδύμων υποστηρίζουν την ιδέα ότι το διαστημικό ταξίδι μπορεί να επηρεάσει τη γονιδιακή έκφραση σε διάφορα όργανα. Από το 2015 έως το 2016, ο αστροναύτης Scott Kelly βρισκόταν στο ISS για 340 διαδοχικές ημέρες. Ο δίδυμος αδερφός του Μάρκος παρέμεινε στη Γη. Ο κύριος γενετικός κώδικας του Scott δεν έχει αλλάξει, αλλά το περιβάλλον του διαστημικού σταθμού επηρέασε τον τρόπο με τον οποίο μετασχηματίστηκε αυτός ο κώδικας σε ιστούς.

Σύμφωνα με έναν από τους κορυφαίους επιστήμονες σε αυτόΗ μελέτη των διδύμων του Christopher Mason, αυτές οι αλλαγές έχουν συμβεί σε σημαντικές βιολογικές οδούς που σχετίζονται με τον σχηματισμό οστών και το ανοσοποιητικό σύστημα. Οι αλλαγές στην έκφραση γονιδίων κατηγοριοποιήθηκαν για πιθανό κίνδυνο ως "χαμηλό, μεσαίο ή υψηλό".

Αλλαγές στην γονιδιακή έκφραση χαμηλού κινδύνου(περίπου το 93% όλων των αλλαγών) επέστρεψε στο φυσιολογικό όταν ο Scott επέστρεψε στη Γη. Σύμφωνα με τον Mason, οι πιθανές αλλαγές από μεσοπρόθεσμο σε υψηλό κίνδυνο δεν άλλαξαν μετά από έξι μήνες και «θα τους παρακολουθήσουν». Για παράδειγμα, υπήρξαν αλλαγές στην έκφραση, η οποία οδήγησε στη διαμόρφωση του ανοσοποιητικού συστήματος στο "υψηλό συναγερμό".

Αν και η μελέτη των πανομοιότυπων διδύμων παρέχει την καλύτερη εκτίμηση της επίδρασης του εξωτερικού χώρου στην έκφραση των γονιδίων, δεν υπάρχουν τόσο πολλοί δίδυμοι αστροναύτες γύρω.

Επιβεβαίωση αποτελεσμάτων σε δίδυμα Kellyθα απαιτήσει έρευνα από άλλους αστροναύτες. Επί του παρόντος, αυτές οι μελέτες διεξάγονται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό για επιβεβαίωση, δεδομένου ότι συλλέγεται για ανάλυση ανάλυση υγρής βιοψίας (δείγματα ΟΝΑ και RNA ελεύθερα κυττάρων από το αίμα). Αλλά τα πειράματα με τη συμμετοχή των δίδυμων χρησίμευαν ως "εφαλτήριο για όλες τις μεταγενέστερες έρευνες", λέει ο Mason.

Οι αποστολές αλλάζουν το μυαλό τους

Προηγούμενες μελέτες για την υγεία των ματιών στην ομάδαοι αστροναύτες προτείνουν ότι όλοι οι αστροναύτες δεν θα ανταποκριθούν εξίσου στη ζωή σε έναν διαστημικό σταθμό. Το οφθαλμολογικό σύνδρομο αστροναύτη είναι μια κατάσταση που επηρεάζει ορισμένους αστροναύτες. Αυτές οι αλλαγές των ματιών ταξινομούνται από τη NASA ως «σημαντικό κίνδυνο για τους διαστημικούς ταξιδιώτες» και περιλαμβάνουν αλλαγές στον φακό και στο σχήμα του ματιού.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, αστροναύτες με εξαιρετική όραση.πριν από την διαστημική πτήση, "επιστρέφουν με την ανάγκη να φορούν γυαλιά", λέει ο Scott Smith, κορυφαίος βιοχημικός της διατροφής της NASA "Είδαμε χημικές αλλαγές στα δείγματα αίματος (από τους αστροναύτες) πριν από την πτήση, οπότε αποφασίσαμε να μελετήσουμε τη γενετική".

Για τη μελέτη αυτή δόθηκαν δείγματα αίματος.72 αστροναύτες. Η ανάλυση έδειξε ότι το γενετικό υπόβαθρο κάθε αστροναύτη παίζει ρόλο στον προσδιορισμό της ευπάθειας των ματιών τους ή της επιγενετικής αντίδρασης σε επιβλαβείς σκανδάλες στον διαστημικό σταθμό.

Κοσμικά μάτια και γαιοσκώληκες

Η μελέτη δείχνει ότι μερικοίοι αστροναύτες μπορούν να προειδοποιηθούν για τον προσωπικό κίνδυνο εμφάνισης προβλημάτων όρασης κατά τη διάρκεια μεγάλων διαστημικών πτήσεων. Καλύτερα, εφαρμόστε και εφαρμόστε μεμονωμένα προληπτικά μέτρα για τα άτομα με τον μεγαλύτερο κίνδυνο εμφάνισης ασθένειας.

"Σχεδόν όλες οι εργασίες της NASA αφορούν το ευρύ κοινό", λέει ο Smith.

Το οφθαλμολογικό σύνδρομο αστροναύτη σχετίζεται μεένα άλλο, πολύ πιο κοινό πρόβλημα υγείας εδώ στη Γη. Αποδεικνύεται ότι οι ίδιες γενετικές παραλλαγές και αλλαγές στους παράγοντες ορού που σχετίζονται με προβλήματα ματιών στους αστροναύτες σχετίζονται επίσης με το σύνδρομο πολυκυστικών ωοθηκών, μια μορφή στειρότητας στις γυναίκες.

Γενετικές και επιγενετικές μελέτες σχετικά μεοι αστροναύτες θα προσφέρουν αστροναύτες με εξατομικευμένες ιατρικές προσεγγίσεις στο διάστημα. Και θα μπορούσαν να παρέχουν στους ανθρώπους στη Γη πιθανές μεθόδους αντιμετώπισης πολύπλοκων ασθενειών. Αυτά είναι τα προκαταρκτικά αποτελέσματα της μελέτης.

Και για να μην χάσετε τα νέα αποτελέσματα, διαβάστε μας στο Zen.