Astronauten lopen een groter risico op het ontwikkelen van mutaties - mogelijk gekoppeld aan ruimtevluchten - die het risico op het ontwikkelen van kanker en hartaandoeningen tijdens hun leven kunnen vergroten, volgens een eerste in zijn soort onderzoek van de Icahn School of Medicine op de berg Sinaï.

Een team van onderzoekers verzamelde bloedmonsters van astronauten van de National Aeronautics and Space Administration (NASA) die tussen 1998 en 2001 ruimteveermissies vlogen. Ze ontdekten DNA-mutaties, bekend als somatische mutaties, in het bloedvormende systeem (hematopoëtische stamcellen) in alle 14 astronauten studeerden.

Hun bevindingen, gepubliceerd in het augustusnummer van Communications Biology , suggereren dat ruimtevluchten in verband kunnen worden gebracht met deze mutaties en benadrukken het belang van voortdurende bloedscreening van astronauten tijdens hun loopbaan en tijdens hun pensionering om hun gezondheid te controleren.

Somatische mutaties zijn mutaties die optreden nadat een persoon is verwekt en in andere cellen dan sperma of eicellen, wat betekent dat ze niet kunnen worden doorgegeven aan nakomelingen. De mutaties die in dit onderzoek werden geïdentificeerd, werden gekenmerkt door de oververtegenwoordiging van bloedcellen afkomstig van een enkele kloon, een proces dat klonale hematopoëse (CH) wordt genoemd.

Dergelijke mutaties worden vaak veroorzaakt door omgevingsfactoren, zoals blootstelling aan ultraviolette straling of bepaalde chemicaliën, en kunnen het gevolg zijn van chemo- of radiotherapie bij kanker. Er zijn weinig tekenen of symptomen geassocieerd met CH; de meeste patiënten worden geïdentificeerd na genetische tests van hun bloed op andere ziekten. Hoewel CH niet per se een ziekte-indicator is, wordt het geassocieerd met een hoger risico op hart- en vaatziekten en bloedkanker.

"Astronauten werken in een extreme omgeving waar veel factoren kunnen resulteren in somatische mutaties, vooral ruimtestraling, wat betekent dat er een risico bestaat dat deze mutaties zich kunnen ontwikkelen tot klonale hematopoëse. Gezien de groeiende belangstelling voor zowel commerciële ruimtevluchten als verkenning van de diepe ruimte, en de potentiële gezondheidsrisico's van blootstelling aan verschillende schadelijke factoren die verband houden met herhaalde of langdurige verkenningsmissies in de ruimte, zoals een reis naar Mars, hebben we besloten om, retrospectief, somatische mutatie te onderzoeken in het cohort van 14 astronauten", aldus de studie. hoofdauteur David Goukassian, MD, Professor of Medicine (Cardiology) bij het Cardiovascular Research Institute op Icahn Mount Sinai.

De proefpersonen waren astronauten die tussen 1998 en 2001 relatief korte (mediaan 12 dagen) spaceshuttle-missies hebben gevlogen. Hun gemiddelde leeftijd was ongeveer 42 jaar oud; ongeveer 85 procent was man en zes van de 14 waren op hun eerste missie. De onderzoekers verzamelden bloedmonsters van de astronauten 10 dagen voor hun vlucht en op de dag van landing, en witte bloedcellen slechts drie dagen na de landing. De monsters werden ongeveer 20 jaar bewaard bij -80ºC.

Met behulp van DNA-sequencing gevolgd door uitgebreide bioinformatica-analyses identificeerden onderzoekers 34 mutaties in 17 CH-driver-genen. De meest voorkomende mutaties traden op in TP53, een gen dat een tumoronderdrukkend eiwit produceert, en DNMT3A, een van de meest gemuteerde genen bij acute myeloïde leukemie.

De frequentie van de somatische mutaties in de genen die de onderzoekers beoordeelden, was echter minder dan twee procent, de technische drempel voor somatische mutaties in hematopoëtische stamcellen om te worden beschouwd als klonale hematopoëse van onbepaald potentieel (CHIP). CHIP komt vaker voor bij oudere personen en wordt in verband gebracht met een verhoogd risico op het ontwikkelen van hart- en vaatziekten en zowel hematologische als solide kanker.

"Hoewel de klonale hematopoëse die we hebben waargenomen van relatief kleine omvang was, was het feit dat we deze mutaties waarnamen verrassend gezien de relatief jonge leeftijd en gezondheid van deze astronauten. De aanwezigheid van deze mutaties betekent niet noodzakelijk dat de astronauten hart- en vaatziekten zullen krijgen of kanker, maar het risico bestaat dat dit na verloop van tijd kan gebeuren door voortdurende en langdurige blootstelling aan de extreme omgeving van de verre ruimte," zei Dr. Goukassian.

"Door deze studie hebben we aangetoond dat we de individuele vatbaarheid van astronauten voor het ontwikkelen van ziekten die verband houden met hun werk kunnen bepalen zonder enige implicaties die hun vermogen om hun werk te doen kunnen beïnvloeden. Inderdaad, onze studies tonen het belang aan van vroege en voortdurende screening om Onze aanbeveling is dat NASA en zijn medisch team astronauten om de drie tot vijf jaar screenen op somatische mutaties en mogelijke klonale expansie of regressie, en, niet minder belangrijk, tot ver in hun pensioenjaren wanneer somatische mutaties zich kunnen uitbreiden klonaal en wordt CHIP."

Het onderzoek van het team volgt eerdere studies die dezelfde monsters gebruikten om voorspellende biomarkers in exosomen te identificeren - kleine lipide-gelaagde microscopische blaasjes van nucleïnezuren, eiwitten, lipiden en metabolieten die zich vormen in de cellen van het menselijk lichaam en vervolgens worden vrijgegeven in het bloed circulatie, waardoor de informatie van hun cellen van oorsprong wordt overgebracht die hun intercellulaire toestand weerspiegelt. Dit kenmerk van exosomen kan ze kwalificeren als geweldige biomarkers van gezondheid en/of ziekte, en ook informatie van de ene cel naar de andere overbrengen op grote afstand in het lichaam.

Toen ze menselijke hartcellen behandelden met exosomen afkomstig van astronauten, ontdekten de onderzoekers dat de exosomen de biologie van de vitamine D-receptor beïnvloedden, die een sleutelrol speelt in de gezondheid van botten, hart en skeletspieren. Ze beoordeelden ook de impact van ruimtevluchten op mitochondriaal DNA - het genoom van kleine organellen die energie aan cellen leveren. In die studie ontdekte het team dat de hoeveelheid celvrij mitochondriaal DNA die in het bloed van astronauten circuleert twee tot 350 keer hoger was dan normaal, wat kan leiden tot oxidatieve schade en ontstekingen elders in het lichaam.

"Door deze studies hebben we het potentieel aangetoond om het gezondheidsrisico van ruimtevluchten onder astronauten te beoordelen. Wat nu belangrijk is, is om longitudinale retrospectieve en goed gecontroleerde prospectieve studies uit te voeren waarbij een groot aantal astronauten betrokken zijn om te zien hoe dat risico evolueert op basis van voortdurende blootstelling en vergelijk die gegevens vervolgens met hun klinische symptomen, beeldvorming en laboratoriumresultaten. Dat zal ons in staat stellen om geïnformeerde voorspellingen te doen over welke individuen meer kans hebben om ziekte te ontwikkelen op basis van de verschijnselen die we zien en de deur openen naar geïndividualiseerde precisie medische benaderingen voor vroege interventie en preventie," zei Dr. Goukassian. + Verder verkennen

Kankeronderzoek hergebruikt om leeftijdsgebonden bloedziekten bloot te leggen