Een studie uitgevoerd door een team van nationale laboratorium- en NASA-onderzoekers heeft aangetoond dat de omgeving van het internationale ruimtestation wordt beïnvloed door de microbiële samenstelling van de astronauten zelf.

De vijfjarige onderzoeksinspanning vertegenwoordigt de eerste studie om het microbiële profiel (of microbioom) van het ruimtestation te vergelijken met het microbioom van een astronaut met behulp van metagenomische DNA-sequencing-technieken.

hun papier, gisteren gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift PLOS One , is het werk van wetenschappers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) en drie NASA-centra:het Jet Propulsion Laboratory (JPL), Ames Research Center in Silicon Valley en Johnson Space Center.

"Het is erg belangrijk om het microbioom op het ruimtestation voortdurend te monitoren, omdat het ons zal helpen het potentieel te identificeren van microben die de gezondheid van de astronauten kunnen schaden, " zei LLNL-bioloog Crystal Jaing, de hoofdauteur van het artikel en de hoofdonderzoeker van de Microbial Tracking (MT)-2-studie.

De wetenschappers karakteriseerden het microbiële profiel van een astronaut, het nemen van 88 lichaamsuitstrijkjes van de mond van de astronaut, neus, oor, huid en speeksel - en ontdekte dat het microbioom van de oppervlakken van het ruimtestation leek op de huid van het bemanningslid.

De astronautenmonsters werden op acht verschillende tijdstippen verzameld - vóór de vlucht (22), tijdens de vlucht (33) en na de vlucht (33).

Om te begrijpen of het microbioom van de bemanning interactie had met de omgeving van het ruimtestation, omgevingsoppervlakmonsters van acht verschillende bewoonbare locaties in het ruimtestation werden verzameld op twee vluchten. Milieumonsters van de ene vlucht werden verzameld door de astronaut wiens microbieel profiel werd samengesteld en monsters van de volgende vlucht werden verzameld nadat de astronaut was vertrokken.

De microbiële samenstelling van monsters van zowel de astronaut als de omgeving van het ruimtestation werd gemeten met behulp van metagenomische sequencing en verwerkt met behulp van de Livermore Metagenomics Analysis Toolkit, een bioinformatica-software die snel microben identificeert uit enorme hoeveelheden DNA-sequentiegegevens.

Hoewel deze studie gebruik maakte van monsters die uit de ruimte waren teruggekeerd, NASA heeft de mogelijkheid om microben in realtime te identificeren aan boord van het ruimtestation en plant ook realtime microbiële monitoring op toekomstige ruimtevaartuigen.

Deze studie bouwt voort op het Microbial Tracking-1-project, waarin de microbiële diversiteit van ruimtestationoppervlakken en luchtmonsters werd gekenmerkt door conventionele microbiologie, maar niet gecorreleerd met het microbioom van de astronauten. De MT-2-studie breidde deze studie uit door parallelle astronautenmonsters te verzamelen, samen met monsters van exact dezelfde oppervlakken die door MT-1 zijn bestudeerd.

"We ontdekten in deze studie dat microbiële populaties van ruimtestationoppervlakken lijken op die van de huid van de bemanning. Dit kan helpen bij het ontwerpen van preventieve maatregelen om het risico tegen potentieel problematische micro-organismen aan boord van ruimtevaartuigen die bestemd zijn voor langdurige ruimtereizen te minimaliseren, " zei Kasthuri Venkateswaran, een microbioloog bij NASA's JPL en een van de co-auteurs van het artikel.

De onderzoekers willen vooral begrijpen welke veranderingen er gebeuren in de microbiële gemeenschappen van het ruimtestation tijdens ruimtevluchten.

"Ons belangrijkste doel is om de microbiële gemeenschappen in het ruimtestation te begrijpen, zodat we die informatie kunnen gebruiken om diagnostiek en tegenmaatregelen te ontwerpen om de gezondheid van de bemanning te waarborgen, vooral voor lange ruimtevluchten, zoals naar de maan en Mars, ' zei Jaing.

Jaing's collega en PLOS EEN papier co-auteur, NASA Ames-microbioloog David Smith, Akkoord, eraan toevoegend dat mensen overal waar ze reizen micro-organismen met zich meedragen, inclusief ruimte.

"De langetermijnmetingen van deze studie zullen inzicht verschaffen over welke ruimtevaartuig-geassocieerde microben kunnen worden verwacht op een langdurige menselijke missie, ' zei Smit.

Er is meer onderzoek nodig naar de impact van microben op mensen in gesloten omgevingen, zeiden de onderzoekers, als "de voordelige, goedaardige of schadelijke routes geassocieerd met microbe-gastheer interacties blijven zowel op aarde als in de ruimte slecht begrepen."

De gezondheid van astronauten wordt beschermd door routinematige monitoring van microben op het ruimtestation, samen met goede voeding en passende lichaamsbeweging, evenals goede persoonlijke en ruimtestation sanitatie processen.

"Mensen met een compromisloze luchtwegen en een gezond immuunsysteem kunnen gewoonlijk potentieel schadelijke microben bestrijden die zich in gebouwde habitats bevinden. menselijke ruimtevlucht introduceert nieuwe risico's waarmee rekening moet worden gehouden omdat astronauten vatbaarder kunnen worden voor infecties tijdens lange ruimtevluchten, ’ schreven de wetenschappers.

In hun krant de onderzoekers observeren dat het ruimtestation, een "eiland" in de ruimte, biedt "een ongeëvenaarde locatie" voor het bestuderen van de interactieve dynamiek tussen mensen en micro-organismen in gesloten habitats.

Naast Jaing, Venkateswaran en Smith, andere teamleden zijn biologen Nick Be en James Thissen en computerwetenschapper Aram Avila Herrera, heel LLNL; microbioloog Camilla Urbaniak van NASA-JPL; ruimtebioloog Fathi Karouia van Blue Marble Space bij NASA Ames; en viroloog Satish Mehta van Wyle Laboratories Inc. in het Johnson Space Center van NASA.

Het artikel is de eerste van verschillende onderzoeken die door het onderzoeksteam zullen worden gepubliceerd met nieuwe informatie die niet alleen astronauten op ruimteverkenningsmissies kan helpen beschermen, maar ook mensen op aarde.