NASA-astronaut Scott Kelly heeft onlangs een jaar in de ruimte doorgebracht, terwijl zijn identieke tweelingbroer Mark (zelf een voormalige NASA-astronaut) op aarde bleef. De missie was onderdeel van een belangrijk gezondheidsexperiment, kijken naar hoe het zijn in de ruimte ons lichaam beïnvloedt. Hoewel de gegevens nog steeds zorgvuldig worden bestudeerd, NASA heeft onlangs enkele intrigerende voorlopige bevindingen vrijgegeven.

Kelly gelanceerd aan boord van de Russische Sojoez-raket op 27 maart 2015 samen met de Russische kosmonauten Genaldy Padalka en Mikhail Kornienko (vergezeld van Kelly op de eenjarige missie). Voordat, tijdens en na de 340 dagen die hij aan boord van het internationale ruimtestation ISS doorbracht, een groot volume biologische monsters werd verzameld van zowel Scott als Mark. Door te kijken naar moleculaire veranderingen tussen de identieke tweelingen die bij de lancering werden gescheiden, NASA hoopt licht te werpen op hoe bepaalde eiwitten en bacteriën in het lichaam worden beïnvloed door de natuur of opvoeding door gebruik te maken van de extreme omgevingsverschillen tussen leven op aarde of in de ruimte.

Ruimteagentschappen over de hele wereld hebben een gezamenlijk doel om mensen naar Mars te brengen. Bij missies naar Mars zullen bemanningen ongeveer drie jaar wegblijven van de zwaartekracht van de aarde, ongeveer zes maanden reizen naar Mars in microzwaartekracht, gevolgd door meer dan een jaar op het oppervlak van Mars, leven en werken in ongeveer een derde zwaartekracht die we op aarde ervaren. Dit is voordat de planeten opnieuw op één lijn komen te staan ​​en het tijd is voor de terugreis van zes maanden naar huis. Om deze reis veilig af te ronden, er moeten effectieve tegenmaatregelen worden ontwikkeld tegen de mogelijke invloeden van de extreme omgeving van de ruimte op het menselijk lichaam.

Eerdere missies naar het internationale ruimtestation ISS hebben veel van de effecten van microzwaartekracht op de menselijke fysiologie geïdentificeerd. Spieren, vooral degenen die de lichaamshouding tegen de zwaartekracht helpen ondersteunen, weggooien, botten worden minder dicht, verhoogde druk in de schedel leidt tot visuele beperkingen en de hoeveelheid bloed in het lichaam neemt af. Alsof dat nog niet genoeg was, het hart wordt ook kleiner omdat het bloed gemakkelijker naar de hersenen kan pompen en kosmische straling kan leiden tot een verhoogd risico op kanker.

Om dit alles tegen te gaan, astronauten op het internationale ruimtestation ISS voltooien een rigoureus trainingsprogramma (ongeveer twee uur per dag), vergezeld van een strikt gepland dieet.

Moleculaire aanpassingen aan ruimtevluchten

De NASA Twins Study maakt gebruik van het relatief nieuwe veld van omics:de studie van een groot aantal systemen in het menselijk lichaam op moleculair niveau. De eerste bevindingen hadden betrekking op telomeren - vaak beschreven als de "tikkende klok van de cel". Telomeren zijn DNA-sequenties aan het einde van chromosomen en beschermen ze tegen afbraak. Terwijl we ouder worden, de telomeren worden steeds korter.

Uit de studie bleek dat telomeren in witte bloedcellen langer in de ruimte worden. Men dacht dat dit mogelijk te wijten was aan het verhoogde trainingsregime en het strikte dieet dat Scott volgde, maar misschien zou het tijddilatatie-effect van Einstein een rol kunnen spelen in de telomeren van astronauten die schijnbaar langzamer verouderen. Ondanks dit, markers van ontsteking in het bloed namen toe in de ruimte en na de landing op aarde, die zou kunnen zijn veroorzaakt door de fysieke stress die op Scott's lichaam werd uitgeoefend tijdens de terugkeer en landing.

Sommige veranderingen in DNA werden ook gezien in de genexpressie van Scott. Deze bevinding kan helpen bij het identificeren van specifieke genen die gevoelig zijn voor omgevingsstress, zodat we ze kunnen helpen beschermen. Tijdens de tweede helft van Scotts missie, botvorming ook verminderd, wat vaker wordt gezien bij osteoporose.

Astronauten zullen Mars moeten bereiken en fysieke en cognitieve taken moeten kunnen uitvoeren om maandenlang te overleven in de gedeeltelijke zwaartekrachtomgeving van het Marsoppervlak. Ze zullen de habitat moeten bouwen waarin ze zullen leven, het uitvoeren van systeemonderhoud en het doen van wetenschappelijk onderzoek. Door te begrijpen hoe microzwaartekracht het DNA van astronauten beïnvloedt, medicijnen en andere tegenmaatregelen kunnen worden ontwikkeld om deze veranderingen te voorkomen en ervoor te zorgen dat astronauten gezond blijven.

Natuurlijk, het gaat niet alleen om het verkennen van het zonnestelsel. Veel van de wereldwijde ruimteagentschappen willen bestuderen hoe de ruimte het menselijk lichaam beïnvloedt om de zorginterventies voor patiënten op aarde te verbeteren. Naarmate het gebruik van omics zich ontwikkelt, het kan leiden tot gepersonaliseerde gezondheidszorg.

Door deze technieken te gebruiken om bloedmonsters genomen in ziekenhuizen uitgebreid te analyseren, of zelfs bij dokterspraktijken, het kan op een dag zo zijn dat artsen kunnen voorspellen of een patiënt een bepaalde ziekte kan ontwikkelen, en preventieve medicijnen voorschrijven om de kans te verkleinen dat de patiënt in de eerste plaats ziek wordt. Bevindingen van NASA's Twin Study kunnen, daarom, ons helpen langer en gezonder op aarde te leven.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.