science >> Wetenschap >  >> Astronomie

De archieven van het International Space Station voeden nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen

NASA-astronaut Reid Wiseman plaatst menselijke biologische monsters in de Minus Eighty Laboratory Freezer voor ISS (MELFI). Gearchiveerde gegevens van deze monsters werden later gebruikt door onderzoekers die de effecten van de ruimte op het immuunsysteem bestudeerden. Krediet:NASA

Wanneer wetenschappers een experiment voltooien aan boord van het internationale ruimtestation, de gevolgen van dat werk zijn net begonnen. NASA heeft een erfenis van tientallen jaren aan biologische onderzoeksgegevens, nieuwe ontdekkingen aanwakkeren lang nadat studies in de ruimte zijn afgerond.

Die erfenis blijkt duidelijk uit een publicatie van Cell Press, een verzameling wetenschappelijke tijdschriften die onlangs 29 artikelen samenstelden over de biologie van ruimtevluchten of de studie van de invloed van de ruimte op het menselijk lichaam. Een aantal van de artikelen was gebaseerd op het NASA Life Sciences Data Archive (LSDA) en NASA's Genelab, twee opslagplaatsen die tientallen jaren aan biologische monsters en gegevens van het internationale ruimtestation ISS bevatten.

De LSDA in het Johnson Space Center van NASA in Houston is belast met het verzamelen en archiveren van gegevens en monsters van het Human Research Program (HRP), inclusief onderzoek naar ruimtestations. Het dateert uit 1979 en omvat meer dan 32, 000 dier- en microbiële specimens van ruimtestation- en spaceshuttle-onderzoeken en gerelateerde grondgebonden studies.

NASA's GeneLab in het Ames Research Center in Silicon Valley, Californië, bevat uitgebreide gegevens van analyses van monsters van ruimtevluchten en bijbehorende grondexperimenten vanaf 1995. Het is de eerste ruimtegerelateerde omics-database. Omics verwijst naar biologische wetenschappen die eindigen op "-omics, "zoals genomica, de studie van genen, en proteomica, de studie van alle eiwitten in een cel, zakdoek, of organisme. GeneLab-gegevens zijn afkomstig van analyse van een verscheidenheid aan biomoleculen, inclusief DNA, RNA, en eiwitten.

Zowel LSDA- als GeneLab-gegevens zijn direct beschikbaar voor de wetenschappelijke gemeenschap.

De omics-benadering stelt wetenschappers in staat een alomvattend beeld te krijgen in plaats van een enkel deel van een cel of organisme te onderzoeken. GeneLab-projectwetenschapper Jonathon M. Galazka noemt het een onbevooroordeelde benadering van biologie. "Je verzamelt data en laat je leiden naar een antwoord, " zegt hij. De gegevens zijn afkomstig van verschillende modelorganismen, waaronder wormen, knaagdieren, en planten, evenals van astronauten.

De Cell Press-kranten maakten op verschillende manieren gebruik van gearchiveerde gegevens.

Eén paper keek naar immuunprofielen en circulerend microRNA, of miRNA, bij muizen na gesimuleerde diepe ruimtestraling. In het lichaam, miRNA is betrokken bij genexpressie en speelt een belangrijke rol bij gezond functioneren en ziekten.

"Het wordt gevonden in elk type vloeistof in het lichaam en gaat cellen in en uit, " zegt onderzoeker Afshin Beheshti van Ames. "Onze hypothese was dat miRNA's worden geassocieerd met bepaalde ziekten en functies, in dit geval, effecten veroorzaakt door ruimtestraling."

Het onderzoek is een van de eerste die een nieuwe technologie gebruikt voor gesimuleerde galactische kosmische stralingsbundels (GCRB's) en gesimuleerde bundels van zonnevlammen. Beide kunnen astronauten beïnvloeden. De bevindingen suggereren dat beide soorten straling het immuunsysteem op unieke wijze onderdrukken. De studie identificeerde ook miRNA's die in het bloed circuleren en deze onderdrukking zouden kunnen veroorzaken. Over toekomstige ruimtemissies, het kan mogelijk zijn om het miRNA-profiel van een persoon te gebruiken om de immuunverandering te volgen. In aanvulling, het remmen van specifieke miRNA-productie zou kunnen dienen als een mogelijke tegenmaatregel. De onderzoekers werken nu aan verschillende vervolgstudies, inclusief het testen van het gebruik van een miRNA-remmer om de effecten van straling tegen te gaan.

Met de miRNA-sequencing van de studie en andere gegevens die beschikbaar zijn via GeneLab, "andere onderzoekers kunnen met nieuwe ideeën komen of zien wat we hebben gemist, ' merkt Beheshti op.

Een ander artikel gebruikte bestaande GeneLab-gegevens om de effecten van zwaartekracht op de worm C. elegans te onderzoeken, een modelorganisme dat in veel biologische studies wordt gebruikt, inclusief Micro-16, een experiment dat op 20 februari aan boord van de Northrop Grumman CRS-15-missie werd gelanceerd.

"We wilden nieuwe moleculen ontdekken die belangrijk zijn in de reactie van het lichaam op veranderende zwaartekracht, ", zegt mede-onderzoeker en universitair hoofddocent Tim Etheridge aan de Universiteit van Exeter.

Uit het onderzoek bleek dat veranderde zwaartekracht subtiele veranderingen veroorzaakte in ongeveer 1 000 genen die betrokken zijn bij het zenuwstelsel en worden gecontroleerd door insulinegerelateerde metabolische functies. Dat resultaat suggereert dat veranderingen in het zenuwstelsel belangrijk kunnen zijn in de reactie van astronauten op langdurige ruimtevluchten.

Etheridge voegt eraan toe dat toegang tot de GeneLab-gegevens essentieel was voor dit werk.

"We kunnen dingen genezen bij muizen, maar extrapoleren naar mensen is de truc, " zegt Beheshti. "In de ruimte, je hebt maar een handvol astronautenvrijwilligers in plaats van de duizenden onderzoeksonderwerpen die typisch zijn voor dergelijke experimenten. Toegang tot alle gearchiveerde gegevens van mensen die zowel op aarde als in de ruimte zijn bestudeerd, helpt dat goed te maken. Als je creatief bent, je kunt datasets combineren en nuttige informatie krijgen."

Galazka legt uit dat GeneLab ook gegevens toevoegt buiten wat voor het experiment is verzameld, zoals metingen van stralingsdoses of temperatuur en luchtkwaliteit vanuit de cabine van het ruimtestation. GeneLab-samples en -gegevens zijn ook beschikbaar als open science-mogelijkheden. Nieuwe informatie kan door anderen worden gegenereerd, inclusief analyses van overgebleven monsters, toe te voegen aan dat van het oorspronkelijke onderzoek.

"Ik denk dat je in de toekomst een soort van samensmelting of sterkere verbindingen tussen LSDA en het GeneLab zult zien voor een meer samenhangend life sciences-gegevenssysteem, " zegt Galazka. "Over het algemeen, wetenschap is op weg naar een model waarin gegevensorganisatie, verdeling, en analyse wordt steeds belangrijker, en systemen zoals deze zullen van cruciaal belang zijn."

Beheshti zegt de Cell Press-compilatie, een van de grootste collecties ruimtebiologiedocumenten op één plek, heeft bijgedragen aan het vergroten van het bewustzijn van ruimtebiologisch onderzoek. De bewaarders van NASA's ruimtestationgegevens zijn klaar als meer onderzoekers bellen.