Bij het onderzoeken van de moleculaire en biologische veranderingen die in de ruimte plaatsvinden, worden vaak modellen zoals knaagdieren, wormen en gisten gebruikt om de effecten en gevolgen van langdurige ruimtevluchten te bestuderen om te begrijpen hoe microzwaartekracht mensen in de ruimte beïnvloedt. OHIO's Nate Szewczyk, Ph.D., en verschillende andere onderzoekers van over de hele wereld hebben echter een paper gepubliceerd waarin een programma voor de European Space Agency wordt voorgesteld dat mogelijk een revolutie teweeg kan brengen in de ruimtegeneeskunde door routinematig biologische monsters van astronauten te verzamelen voor gebruik met snij- edge-technologieën om de effecten op hun genen, mRNA, eiwitten en metabolieten te begrijpen (gewoonlijk "omics" -technologieën genoemd).

De paper, getiteld "Routine omics collection is a golden opportunity for European human research in space and analog environment", gepubliceerd in het tijdschrift Patterns , beschrijft hoe omics-profilering wordt voorbereid om de ruimtegeneeskunde te transformeren en de beroepsgezondheidszorg voor astronauten te verbeteren. De auteurs van het artikel verwachten dat omics-profilering de gezondheid van astronauten zal verbeteren en ruimtevluchtrisico's zal verminderen, wat het succes van missies bij ambitieuzere inspanningen zoals reizen naar Mars zou kunnen vergroten. De groep onderzoekers gaat in de paper verder met het benadrukken van de gezamenlijke stappen die moeten worden genomen om een ​​gestandaardiseerde gegevensbron te ontwerpen die jarenlang kan worden gebruikt naarmate gegevens en wetenschap zich verder ontwikkelen.

"We hebben gelobbyd voor een routinematig programma voor het verzamelen van omics om deel uit te maken van de standaardmaatregel voor astronauten in de European Space Agency", zei Szewczyk. "Door deze gegevens te verzamelen en te analyseren, hebben we de mogelijkheid om de beste praktijken op het gebied van gepersonaliseerde geneeskunde voor de personen die de ruimte in worden gestuurd, verder te onderzoeken."

Een tweelingstudie werd uitgevoerd door NASA, waarbij de organisatie moleculaire profilering van één persoon deed, waaruit bleek dat het mogelijk is om grootschalige gegevensbenaderingen te gebruiken om de gezondheid van astronauten te begrijpen. In de NASA-studie hebben ze gemeten hoe fit de astronaut was vóór de vlucht, tijdens de vlucht en na de vlucht om hun gezondheidsinformatie te verzamelen en hoe deze in de ruimte kan fluctueren. Nadat NASA het nut van deze big data-set had kunnen analyseren en zien, besloot ze er een standaardbenadering van te maken.

"We hebben geprofiteerd van de NASA die deze standaardpraktijk heeft gemaakt, omdat we denken dat dit iets is dat andere ruimtevaartorganisaties moeten aanpakken om ervoor te zorgen dat ze de beste benadering vinden voor de gezondheid van hun astronaut in de ruimte", voegde Szewczyk eraan toe.

Een van de collega's van Szewczyk, Brian Clark, Ph.D., die het Ohio Musculoskeletal and Neurological Institute (OMNI) bij OHIO leidt, merkte op dat "het een opwindende tijd is voor het veld van astrobiologie. Decennia lang weten we dat ruimtevluchten aanzienlijke risico's voor de menselijke gezondheid en dat de fysiologische effecten van langdurige ruimtevluchten enorm verschillen van persoon tot persoon.Als je kijkt naar tien mensen die zes maanden in het internationale ruimtestation doorbrengen, zie je dramatisch verschillende reacties tussen mensen in zaken als de hoeveelheid spier- en botverlies die ze ervaren. Sommigen ervaren een duizelingwekkende hoeveelheid verlies, terwijl anderen het aanzienlijk beter doen. De komst van omics-technologieën is duidelijk onze beste gok om te begrijpen wat deze variabiliteit drijft en echt gepersonaliseerde ruimtegeneeskunde te bevorderen. De kennis om worden verkregen uit dit soort studies reikt veel verder dan de grenzen van de ruimte en heeft implicaties voor de traditionele geneeskunde, zoals understa nagaan wat de gevolgen zijn van langdurig niet-gebruik na verwonding, reconstructieve chirurgie en ziekte. Het is geweldig om deze oproep tot actie te zien en we zijn enorm trots op Nate's status en invloed op het gebied van ruimtegeneeskunde."

Het team dat co-auteur was van het artikel, bestaat uit wetenschappers, waaronder Szewczyk, wiens werk zich richt op ruimteomics. Ze moeten kijken hoe NASA de beslissing heeft genomen om een ​​omics-benadering te volgen om de moleculaire en biologische impact van astronauten in de ruimte te begrijpen en of deze maatregel ook iets is dat de European Space Agency zou moeten volgen.

Naast het identificeren of deze praktijk gunstig is voor andere ruimteagentschappen, welke gegevenstypen moeten worden verzameld, welke bemonsteringsmethoden moeten worden gebruikt en op welke tijdstippen, kijken ze ook naar wat kan worden gemeten met multi-omics-benaderingen, zoals het genoom van astronauten en welke genen worden tot expressie gebracht, welke metabolieten aanwezig zijn, zijn er veranderingen in eiwitten en meer.

"Dankzij innovaties in de wetenschap, in plaats van modellen te meten en die gegevens naar mensen te vertalen, zijn we nu in staat om mensen te meten en naar het genoom van een individu te kijken en te voorspellen of hun genoom risico loopt op kanker of diabetes, of dat een specifiek medicijn mogelijk of werken mogelijk niet op hen op basis van hun genoom, "zei Szewczyk. "Dit is een kans om dezelfde moderne moleculaire geneeskunde-benaderingen te gebruiken en deze op astronauten te gebruiken om potentiële gezondheidsrisico's te identificeren. Het is zinvoller dan het gebruik van modellen en een echte kans voor alle ruimteagentschappen om te weten en te zeggen dat de astronauten die ze sturen in de ruimte zijn en zullen veilig zijn."

Het team van onderzoekers geeft niet alleen inzicht in hoe routinematige omics-verzameling de gezondheid van astronauten kan verbeteren, maar beoordeelt ook ethische en juridische overwegingen die relevant zijn voor omics-gegevens afkomstig van Europese astronauten en ruimtevluchtdeelnemers, met als doel een beleidslandschap te creëren waarin gegevens zo open mogelijk om het wetenschappelijk potentieel te maximaliseren, maar zo gesloten als nodig is om de betrokkenen te beschermen.

Szewczyk is een osteopathische erfgoedstichting Ralph S. Licklider, D.O. Bijzonder hoogleraar moleculaire geneeskunde en hoofdonderzoeker van het Ohio Musculoskeletal and Neurological Institute in het Heritage College of Osteopathic Medicine. Hij heeft eerder wormen de ruimte in gevlogen, geanalyseerd wat erin veranderde in de ruimte en de genexpressies in de ruimte vergeleken met knaagdieren en astronauten, op zoek naar overeenkomsten in verandering, zoals eiwitten die spieren in staat stellen te functioneren en eiwitten die cellen in staat stellen energie te produceren. Hij volgt momenteel de bevindingen van deze eerdere vluchten op voor twee nieuwe onderzoeken die de komende jaren naar het internationale ruimtestation zullen vliegen. + Verder verkennen

Jessica Watkins schrijft geschiedenis als eerste zwarte vrouw gelanceerd naar ISS voor uitgebreide ruimtemissie