Близнюки в космосі: як космічні подорожі впливають на експресію генів

Вчені отримали рідкісну можливість побачити, якумови на Міжнародній космічній станції позначилися на експресії генів, порівнявши ідентичних астронавтів-близнюків: один з них провів у космосі близько року, другий залишився на Землі. Навколишнє середовище на космічній станції викликала зміни в експресії генів за допомогою процесу епігенетики. Вчені NASA вже знають, що астронавти будуть по-різному піддаватися фізичним стресам.

Дослідження генетичного фону астронавтів можутьпояснити, чому деякі з них більш схильні до проблем зі здоров'ям, коли повертаються на Землю. Ці результати можуть призвести до індивідуальних профілактичних заходів для уразливих астронавтів. І що найдивніше, ці відкриття можуть також призвести до розробки методів лікування будь-яких синдромів, що впливають на нас на Землі.

Що відбувається з людиною в космосі: приклад близнюків

NASA вивчає наслідки космічних подорожейдля людського організму з самого початку космічної ери. На прес-конференції, що відбулася приблизно через тиждень після прибуття на Міжнародну космічну станцію (МКС), канадський астронавт Девід Сен-Жак сказав, що відчуває себе «кілька перевантаженим» і «з великим опухлим червоним обличчям, ніби висиш догори ногами на перекладині». Це незручне почуття з'явилося через перерозподіл рідини від нижньої частини до верхньої частини тіла.

Здоров'я космонавтів після тривалих місій

Наслідки для здоров'я, що виникають вВнаслідок тривалих польотів в космос, вивчені недостатньо. В цілому, астронавти зберігають відмінне психічне і фізичне здоров'я в порівнянні з населенням, навіть після повернення з довгострокових місій. І все ж, наслідки таких місій для здоров'я були визнані науково, в тому числі проблеми з серцево-судинною системою і зором, причини яких вивчаються.

Вчені NASA досліджують, як експресія генів - якДНК перетворюється в тканини - змінюється у відповідь на вплив навколишнього середовища на МКС. Область епігенетики описує механізми, за допомогою яких чинники навколишнього середовища, такі як мікрогравітація, відносно високий рівень вуглекислого газу і можливі скачки випромінювання, змінюють спосіб зчитування ДНК.

Також вони хочуть знати, як унікальна ДНК кожногоастронавта визначатиме їхню реакцію на середу космічної станції. Зараз з 37 досліджень, які проводяться на космічній станції, 3 присвячені саме генетичним дослідженням.

Дві сторони однієї медалі

Попередні результати винятковогодослідження ідентичних близнюків підтримують ідею того, що космічні подорожі можуть впливати на експресію генів в різних органах. З 2015 до 2016 року астронавт Скотт Келлі перебував на борту МКС протягом 340 днів поспіль. Його брат-близнюк Марк залишився на Землі. Основний генетичний код Скотта не змінився, але середовище космічної станції вплинула на те, як цей код перетворився в тканини.

За словами одного з провідних вчених у цьомудослідженні близнюків Крістофера Мейсона, ці зміни відбулися в важливих біологічних шляхах, що мають відношення до утворення кісток і імунній системі. Зміни експресії генів були класифіковані щодо можливого ризику як «низький, середній або високий».

Зміни експресії генів з низьким ризиком(Приблизно 93% всіх змін) повернулися до норми, коли Скотт повернувся на Землю. За словами Мейсона, можливі зміни від середнього до високого ризику не змінилися через шість місяців і «за ними вони будуть наглядати». Наприклад, відбулися зміни експресії, які привели до постановки імунної системи в режим «підвищеної готовності».

Хоча дослідження ідентичних близнюків забезпечує найкращу оцінку впливу космічного простору на експресію генів, навколо не так вже й багато астронавтів-близнюків.

Підтвердження результатів у близнюків Келлізажадає досліджень у інших астронавтів. В даний час ці дослідження для підтвердження проводяться на Міжнародній космічній станції, оскільки для аналізу збирається рідка біопсія (безклітинні зразки ДНК і РНК з крові). Але експерименти за участю близнюків послужили «трампліном для всіх наступних досліджень», говорить Мейсон.

Місії змінюють думку

Попередні дослідження здоров'я очей в групіастронавтів припускають, що не всі астронавти будуть однаково реагувати на життя на космічній станції. Офтальмологічний синдром астронавта - це стан, який вражає деяких астронавтів. Ці очні зміни класифікуються NASA як «значний ризик для космічних мандрівників» і включають в себе зміни кришталика і форми очі.

У деяких випадках астронавти з відмінним зоромперед космічним польотом «повертаються з необхідністю носити окуляри», говорить Скотт Сміт, провідний біохімік з харчування в NASA. «Ми бачили хімічні зміни в зразках крові (від астронавтів) перед польотом, тому вирішили вивчити генетику».

Для цього дослідження зразки крові надали72 астронавта. Аналіз показав, що генетичний фон кожного астронавта відіграє певну роль у визначенні уразливості їх очей або епігенетичної реакції на шкідливі тригери на космічній станції.

Космічні очі і земні черви

Дослідження передбачає, що деякихастронавтів можна попереджати про особисте ризик розвитку проблем із зором під час тривалих космічних польотів. А ще краще застосувати і реалізувати індивідуальні профілактичні заходи для людей з найбільшим ризиком захворювання.

«Практично вся робота в NASA має значення для населення в цілому», говорить Сміт.

Офтальмологічний синдром астронавтів пов'язаний зінший, набагато більш поширеною проблемою зі здоров'ям тут, на Землі. Виявляється, що ті ж генетичні варіанти і зміни в сироваткових факторах, які пов'язані з очними проблемами у космонавтів, також пов'язані з синдромом полікістозних яєчників, формою безпліддя у жінок.

Генетичні і епігенетичні дослідження наастронавтів забезпечать астронавтів персоналізованими медичними підходами в космосі. І вони ж могли б забезпечити людей на Землі потенційними методами лікування складних захворювань. Такі попередні результати дослідження.

А щоб не пропустити нові результати, читайте нас в Дзен.