ruimte

Tweelingen in de ruimte: hoe de ruimtevaart van invloed is op genexpressie

Wetenschappers kregen een zeldzame kans om te zien hoeDe omstandigheden op het International Space Station beïnvloedden de genexpressie door identieke tweelingastronauten te vergelijken: een van hen bracht ongeveer een jaar in de ruimte door, de andere bleef op aarde. De omgeving op het ruimtestation veroorzaakte veranderingen in genexpressie via een epigenetisch proces. NASA-wetenschappers weten al dat astronauten op verschillende manieren aan fysieke stress worden blootgesteld.

Onderzoek naar de genetische achtergrond van astronauten kan datleg uit waarom sommige van hen meer vatbaar zijn voor gezondheidsproblemen wanneer ze terugkeren naar de aarde. Deze resultaten kunnen leiden tot individuele preventieve maatregelen voor kwetsbare astronauten. En het meest verrassend is dat deze ontdekkingen ook kunnen leiden tot de ontwikkeling van methoden voor de behandeling van alle ziektebeelden die ons op aarde treffen.

Wat gebeurt er met een man in de ruimte: een voorbeeld van een tweeling

NASA bestudeert de effecten van ruimtevaartvoor het menselijk lichaam vanaf het begin van het ruimtetijdperk. Op een persconferentie ongeveer een week na aankomst op het International Space Station (ISS), zei de Canadese astronaut David Saint-Jacques dat hij zich "enigszins overbelast" en "met een groot, gezwollen rood gezicht voelde alsof je ondersteboven op een dwarsbalk hing". Dit ongemakkelijke gevoel is te wijten aan de herverdeling van vloeistof van het lagere deel naar het bovenlichaam.

Kosmonauts gezondheid na lange missies

Gezondheidseffecten die voortvloeien uithet resultaat van lange vluchten in de ruimte, zijn niet goed begrepen. Over het algemeen behouden astronauten een uitstekende mentale en fysieke gezondheid in vergelijking met de bevolking, zelfs bij terugkeer van langetermijnmissies. En toch zijn de gezondheidseffecten van dergelijke missies wetenschappelijk erkend, waaronder problemen met het cardiovasculaire systeem en het gezichtsvermogen, waarvan de oorzaken worden bestudeerd.

Wetenschappers van NASA onderzoeken hoe genexpressie is hoeDNA wordt omgezet in weefsel - veranderingen in reactie op de invloed van de omgeving op het ISS. Het gebied van de epigenetica beschrijft de mechanismen waarmee omgevingsfactoren, zoals microzwaartekracht, relatief hoge niveaus van koolstofdioxide en mogelijke stralingspieken, de manier wijzigen waarop DNA wordt gelezen.

Ze willen ook weten hoe het unieke DNA van elke persoon isDe astronaut bepaalt hun reactie op de omgeving van het ruimtestation. Nu, van de 37 studies die worden uitgevoerd in het ruimtestation, zijn er 3 specifiek gewijd aan genetisch onderzoek.

Twee kanten van dezelfde medaille

Voorlopige resultaten uitzonderlijkstudies van identieke tweelingen ondersteunen het idee dat ruimtevaart de genexpressie in verschillende organen kan beïnvloeden. Van 2015 tot 2016 was astronaut Scott Kelly aan boord van het ISS gedurende 340 opeenvolgende dagen. Zijn tweelingbroer Mark bleef op aarde. De belangrijkste genetische code van Scott is niet veranderd, maar de omgeving van het ruimtestation heeft invloed gehad op hoe deze code werd omgezet in weefsels.

Volgens een van de leidende wetenschappers hierinDe studie van de tweelingen van Christopher Mason vond plaats in belangrijke biologische paden die verband hielden met de botvorming en het immuunsysteem. Veranderingen in genexpressie werden gecategoriseerd voor mogelijk risico als "laag, gemiddeld of hoog".

Veranderingen in genexpressie met laag risico(ongeveer 93% van alle veranderingen) keerde terug naar normaal toen Scott terugkeerde naar de aarde. Volgens Mason zijn de mogelijke veranderingen van gemiddeld naar hoog risico na zes maanden niet veranderd en "zullen ze in de gaten houden". Er waren bijvoorbeeld veranderingen in de expressie, wat leidde tot de formulering van het immuunsysteem in de "hoge waarschuwing".

Hoewel de studie van identieke tweelingen de beste schatting geeft van de invloed van de ruimte op genexpressie, zijn er niet zo veel tweelingastronauten in de buurt.

Bevestiging van resultaten met Kelly-tweelingvereist onderzoek van andere astronauten. Momenteel worden deze onderzoeken ter bevestiging bij het International Space Station uitgevoerd, omdat een vloeibare biopsie (celvrije DNA- en RNA-monsters uit het bloed) wordt verzameld voor analyse. Maar de experimenten met de deelname van de tweeling dienden als een 'springplank voor al het verdere onderzoek', zegt Mason.

Missies veranderen van gedachten

Vorige ooggezondheidstudies in de groepastronauten suggereren dat niet alle astronauten evenveel zullen reageren op het leven op een ruimtestation. Astronaut oftalmologisch syndroom is een aandoening die sommige astronauten treft. Deze oogveranderingen worden door NASA geclassificeerd als "een significant risico voor ruimtereizigers" en omvatten veranderingen in de lens en de vorm van het oog.

In sommige gevallen astronauten met een uitstekend gezichtsvermogen.voor ruimtevaart, "ze komen terug met de noodzaak om een ​​bril te dragen", zegt Scott Smith, de toonaangevende biochemicus op het gebied van voeding bij NASA. "We zagen chemische veranderingen in bloedmonsters (van astronauten) vóór de vlucht, dus we besloten om genetica te bestuderen."

Bloedmonsters werden verstrekt voor deze studie.72 astronauten. De analyse toonde aan dat de genetische achtergrond van elke astronaut een bepaalde rol speelt bij het bepalen van de kwetsbaarheid van hun ogen of de epigenetische reactie op schadelijke triggers op het ruimtestation.

Kosmische ogen en regenwormen

De studie suggereert dat sommigeastronauten kunnen worden gewaarschuwd voor het persoonlijke risico van het ontwikkelen van problemen met het zicht tijdens lange ruimtevluchten. Beter nog, pas individuele preventieve maatregelen toe en voer deze uit voor mensen met het grootste ziekterisico.

"Vrijwel alle werkzaamheden bij NASA zijn van belang voor het grote publiek", zegt Smith.

Astronaut oftalmologisch syndroom is geassocieerdeen ander, veel voorkomend gezondheidsprobleem hier op aarde. Het blijkt dat dezelfde genetische varianten en veranderingen in serumfactoren die geassocieerd zijn met oogproblemen bij astronauten ook geassocieerd zijn met polycystisch ovariumsyndroom, een vorm van onvruchtbaarheid bij vrouwen.

Genetische en epigenetische studies overastronauten zullen astronauten voorzien van gepersonaliseerde medische benaderingen in de ruimte. En ze kunnen mensen op aarde voorzien van mogelijke methoden voor het behandelen van complexe ziekten. Dit zijn de voorlopige resultaten van het onderzoek.

En om de nieuwe resultaten niet te missen, lees ons in Zen.