Αποτελέσματα από τη μελέτη ορόσημων για τους δίδυμους της NASA, η οποία πραγματοποιήθηκε από το 2015-2016, δημοσιεύθηκαν την Πέμπτη στο περιοδικό Science. Η ολοκληρωμένη μελέτη – που περιλαμβάνει εργασίες από 10 ερευνητικές ομάδες – αποκαλύπτει μερικά ενδιαφέροντα, εκπληκτικά και καθησυχαστικά στοιχεία για το πώς ένα ανθρώπινο σώμα προσαρμόστηκε – και ανακτήθηκε – από το ακραίο περιβάλλον του διαστήματος.
Η μελέτη των διδύμων παρέχει την πρώτη ολοκληρωμένη βιομοριακή άποψη για το πώς το ανθρώπινο σώμα αποκρίνεται στο περιβάλλον του διαστημικού αέρα και χρησιμεύει ως γονιδιωματικό βήμα για την καλύτερη κατανόηση του τρόπου διατήρησης της υγείας του πληρώματος κατά τις ανθρώπινες αποστολές στη Σελήνη και τον Άρη.
Οι συνταξιούχοι αστροναύτες της NASA, Scott Kelly και ο πανομοιότυπος δίδυμος αδερφός του Mark, συμμετείχαν στην έρευνα, που διεξήχθη από το Human Research Program της NASA. Ο Mark έδωσε μια βασική γραμμή για παρατήρηση στη Γη και ο Scott παρέδωσε μια συγκρίσιμη δοκιμαστική περίπτωση κατά τη διάρκεια των 340 ημερών που πέρασε στο διάστημα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό για τις αποστολές 43, 44, 45 και 46. Ο Scott Kelly έγινε ο πρώτος Αμερικανός αστροναύτης που πέρασε σχεδόν ένα έτος στο διάστημα.
“Η μελέτη των δίδυμων ήταν ένα σημαντικό βήμα προς την κατανόηση της επιγενετικής και της γονιδιακής έκφρασης στην ανθρώπινη διαστημική πτήση”, δήλωσε ο J.D. Polk, επικεφαλής υγειονομικής και ιατρικής υπηρεσίας στο κεντρικό γραφείο της NASA. “Χάρη στους δίδυμους αδελφούς και σε μια ομάδα ερευνητών που εργάστηκαν ακούραστα μαζί, τα πολύτιμα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν από τη μελέτη των δίδυμων βοήθησαν να ενημερωθεί η ανάγκη για εξατομικευμένη ιατρική και ο ρόλος της στη διατήρηση υγιών αστροναυτών κατά τη διάρκεια εξερεύνησης στο βαθύ διάστημα και ταξιδεύοντας προς τον Άρη”.
Τα βασικά αποτελέσματα από τη μελέτη των δίδυμων NASA περιλαμβάνουν ευρήματα που σχετίζονται με τις αλλαγές έκφρασης γονιδίων, την απόκριση του ανοσοποιητικού συστήματος και τη δυναμική των τελομερών. Άλλες αλλαγές που σημειώνονται στο ολοκληρωμένο χαρτί περιλαμβάνουν τα σπασμένα χρωμοσώματα που επαναδιατάσσονται στις χρωμοσωμικές αναστροφές και μια αλλαγή στη γνωστική λειτουργία. Πολλά από τα ευρήματα είναι συνεπή με τα δεδομένα που συλλέχθηκαν σε προηγούμενες μελέτες και άλλες έρευνες που βρίσκονται σε εξέλιξη.
Τα τελομερή στα λευκά αιμοσφαίρια του Scott, τα οποία είναι βιοδείκτες γήρανσης στο τέλος των χρωμοσωμάτων, ήταν απροσδόκητα μεγαλύτερα στο διάστημα και στη συνέχεια συντομότερα μετά την επιστροφή του στη Γη με μέσο μήκος τελομερούς να επιστρέφει στο φυσιολογικό έξι μήνες αργότερα. Αντίθετα, τα τελομερή του αδερφού του παρέμειναν σταθερά σε όλη την περίοδο. Επειδή τα τελομερή είναι σημαντικά για την κυτταρική γονιδιωματική σταθερότητα, προγραμματίζονται επιπρόσθετες μελέτες για τη δυναμική των τελομερών για μελλοντικές αποστολές ενός έτους για να διαπιστωθεί αν τα αποτελέσματα επαναλαμβάνονται σε αποστολές μακράς διαρκείας.
Ένα δεύτερο βασικό εύρημα είναι ότι το ανοσοποιητικό σύστημα του Scott ανταποκρίθηκε κατάλληλα στο διάστημα. Για παράδειγμα, το εμβόλιο της γρίπης που χορηγήθηκε στο διάστημα δούλεψε ακριβώς όπως και στη Γη. Ένα πλήρως λειτουργικό ανοσοποιητικό σύστημα κατά τη διάρκεια διαστημικών αποστολών μεγάλης διάρκειας είναι ζωτικής σημασίας για την προστασία της υγείας των αστροναυτών από περιστασιακά μικρόβια στο περιβάλλον του διαστημικού σκάφους.
Ένα τρίτο σημαντικό εύρημα είναι η μεταβλητότητα της γονιδιακής έκφρασης, η οποία αντικατοπτρίζει τον τρόπο με τον οποίο ένα σώμα αντιδρά στο περιβάλλον του και θα βοηθήσει στην πληροφόρηση σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο η γονιδιακή έκφραση σχετίζεται με τους κινδύνους για την υγεία που συνδέονται με τη διαστημική πτήση. Ενώ στο διάστημα, οι ερευνητές παρακολούθησαν αλλαγές στην έκφραση των γονιδίων του Scott, με την πλειοψηφία να επιστρέφει στο φυσιολογικό μετά από έξι μήνες στη Γη. Ωστόσο, ένα μικρό ποσοστό γονιδίων που σχετίζονται με το ανοσοποιητικό σύστημα και την επισκευή του DNA δεν επέστρεψε στη βασική γραμμή μετά την επιστροφή του στη Γη. Επιπλέον, τα αποτελέσματα προσδιόρισαν τα βασικά γονίδια που στοχεύουν στη χρήση για την παρακολούθηση της υγείας των μελλοντικών αστροναυτών και την ενδεχόμενη ανάπτυξη εξατομικευμένων αντιμέτρων.
“Ορισμένες φυσιολογικές και κυτταρικές αλλαγές πραγματοποιούνται κατά τη διαστημική πτήση”, δήλωσε η Jennifer Fogarty, επικεφαλής επιστήμονας του προγράμματος Ανθρώπινου Ερευνητικού Προγράμματος στο Johnson Space Center της NASA στο Χιούστον. “Η μελέτη των δίδυμων μας έδωσε την πρώτη ολοκληρωμένη μοριακή άποψη στις γενετικές αλλαγές και κατέδειξε πως προσαρμόζεται ένα ανθρώπινο σώμα και παραμένει ισχυρό και ανθεκτικό ακόμα και αφού έχει περάσει σχεδόν ένα χρόνο με το Διεθνές Διαστημικό Σταθμό Τα δεδομένα που συλλέγονται από ολοκληρωμένες έρευνες όπως η μελέτη των δίδυμων της NASA θα εξερευνηθούν για τα επόμενα χρόνια”.
Μέρος της ετήσιας αποστολής καθορισμού ρεκόρ, η μελέτη των δίδυμων της NASA ενσωμάτωσε 10 έρευνες για να προωθήσει την αποστολή της NASA και να ωφελήσει όλη την ανθρωπότητα. Ο Scott συμμετείχε σε μια σειρά βιοϊατρικών μελετών, συμπεριλαμβανομένης της έρευνας για το πώς το ανθρώπινο σώμα προσαρμόζεται σε γνωστούς κινδύνους, όπως η έλλειψη βαρύτητας και η ακτινοβολία στο διάστημα. Εν τω μεταξύ, ο Mark συμμετείχε σε παράλληλες μελέτες στη Γη για να βοηθήσει τους επιστήμονες να συγκρίνουν τις επιδράσεις του χώρου σε ένα σώμα μέχρι το κυτταρικό επίπεδο. Τα ευρήματα αντιπροσωπεύουν 27 μήνες συλλογής δεδομένων.
Η μελέτη των δίδυμων βοήθησε να δημιουργηθεί ένα πλαίσιο συνεργατικής έρευνας που χρησιμεύει ως πρότυπο για μελλοντική βιοϊατρική έρευνα. Οι κύριοι ερευνητές της NASA και ερευνητικών πανεπιστημίων σε ολόκληρο το έθνος ξεκίνησαν μια άνευ προηγουμένου ανταλλαγή δεδομένων και ανακάλυψη. Υποστηριζόμενη από 84 ερευνητές σε 12 τοποθεσίες σε οκτώ κράτη – μέλη, τα δεδομένα από αυτή τη σύνθετη μελέτη διοχετεύθηκαν σε μια μελέτη περιεκτικότητας, παρέχοντας την πιο ολοκληρωμένη και ολοκληρωμένη μοριακή άποψη μέχρι σήμερα για τον τρόπο με τον οποίο ένας άνθρωπος ανταποκρίνεται στο περιβάλλον του διαστήματος. Ενώ είναι σημαντικό, είναι δύσκολο να εξαχθούν συμπεράσματα για όλους τους ανθρώπους ή τους μελλοντικούς αστροναύτες από ένα μόνο θέμα δοκιμής στο περιβάλλον του διαστήματος.
“Από τις γνώσεις μας, αυτή η ομάδα των ομάδων έχει διεξαγάγει μια μελέτη χωρίς προηγούμενο στο πεδίο εφαρμογής της σε όλα τα επίπεδα της ανθρώπινης βιολογίας: από μοριακές αναλύσεις των ανθρώπινων κυττάρων και του μικροβίου έως τη φυσιολογία του ανθρώπου στη γνώση”, δήλωσε ο Craig Kundrot, επικεφαλής, Space Life and Physical Sciences και τμήμα Space Life and Physical Sciences Research & Applications Division στην έδρα της NASA”. Αυτή η εργασία είναι η πρώτη έκθεση αυτής της εξαιρετικά ολοκληρωμένης μελέτης που ξεκίνησε πριν από πέντε χρόνια, όταν συγκεντρώθηκαν οι ερευνητές. Προσβλέπουμε στη δημοσίευση πρόσθετων αναλύσεων και μελετών παρακολούθησης με τα μελλοντικά μέλη του πληρώματος καθώς συνεχίζουμε να βελτιώνουμε τη δυνατότητά μας να ζούμε και εργαζόμαστε στο διάστημα και εξορμούν προς στη Σελήνη και στον Άρη”.
Οι μοναδικές πτυχές της μελέτης των δίδυμων δημιούργησαν την ευκαιρία για καινοτόμο έρευνα στον τομέα της γονιδιωματικής, προωθώντας τη NASA σε έναν τομέα έρευνας για διαστημικά ταξίδια που περιλαμβάνει ένα πεδίο μελέτης γνωστό ως omics, το οποίο ενσωματώνει πολλαπλούς βιολογικούς κλάδους. Οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της έρευνας, όπως η συνεχιζόμενη διερεύνηση των τελομερών, θα συνεχίσουν να μελετώνται.
Η NASA έχει μια αυστηρή εκπαιδευτική διαδικασία για να προετοιμάσει τους αστροναύτες για τις αποστολές τους, συμπεριλαμβανομένου ενός καλά σχεδιασμένου τρόπου ζωής και εργασίας ενώ στο διάστημα, καθώς και ένα εξαιρετικό πρόγραμμα αποκατάστασης και αναγέννησης όταν επιστρέφουν στη Γη. Χάρη σε αυτά τα μέτρα και τους αστροναύτες που τους επιτελούν με επιμονή, το ανθρώπινο σώμα παραμένει ισχυρό και ανθεκτικό ακόμα και μετά από ένα χρόνο στο διάστημα.
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη μελέτη των δίδυμων NASA, επισκεφθείτε τη διεύθυνση https://www.nasa.gov/twins-study
Επιστημονικό Άρθρο:
Garrett-Bakelman et al. The NASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight. Science, 2019
Dim Gerliotis
sciencesocietyweb
Society of Science 
Leave a comment