De broers Mark Kelly en Scott Kelly namen deel aan de historische NASA-tweelingstudie. NASA

Heb je je ooit afgevraagd wat er precies met het menselijk lichaam gebeurt als het voor langere tijd in de ruimte wordt opgehangen? Alleen al gebaseerd op Hollywood-producties, mannen en vrouwen die door de melkweg navigeren, lijken altijd in orde te zijn tegen de tijd dat ze terug op aarde landen, maar hebben astronauten in werkelijkheid zoveel geluk? NASA heeft het tot zijn missie gemaakt om erachter te komen, en de resultaten zullen u misschien verbazen.

In een nieuwe baanbrekende DNA-studie die zojuist is gepubliceerd in de 12 april, 2019 nummer van het tijdschrift Science, onderzoekers van John Hopkins, Stanford en andere instellingen onthullen dat na een jaar in de ruimte, astronaut Scott Kelly ervoer geen grote, verschillen op lange termijn met zijn epigenoom (ook bekend als het record van chemische veranderingen in DNA) vergeleken met die van zijn tweelingbroer, Arizona Senaat kandidaat Mark Kelly, die stevig op aarde bleef staan. (Mark is de echtgenoot van voormalig congreslid Gabby Giffords, die werd neergeschoten tijdens een constituerende vergadering die buiten in Casas Adobes werd gehouden, Arizona.)

Hoewel de wetenschappers achter de studie zeggen dat de implicaties van hun werk nog niet helemaal duidelijk zijn, het lijkt erop dat aanvullend onderzoek naar het genoom van astronauten in de ruimte kan helpen voorspellen voor welke soorten unieke gezondheidsproblemen ze mogelijk risico lopen.

"De Twins Study is een belangrijke stap geweest in de richting van het begrijpen van epigenetica en genexpressie in menselijke ruimtevluchten, "JD Polk, DOEN, hoofd gezondheids- en medische officier, NASA-hoofdkwartier, zei in een verklaring. "Dit heeft bijgedragen aan de behoefte aan gepersonaliseerde geneeskunde en de rol ervan om astronauten gezond te houden tijdens verkenning van de diepe ruimte, zoals NASA naar de maan gaat en verder reist naar Mars."

Lichamen in de ruimte

Dit is de deal met je lichaam in de ruimte plaatsen:het stelt je bloot aan schadelijke ultraviolette stralen, straling, beperkt eten en bewegen, lagere zwaartekracht, verstoorde slaapcycli en een onbekend aantal andere potentiële gevaren. En hoewel wetenschappers tientallen jaren hebben besteed aan het bestuderen van de effecten van ruimtereizen op astronauten, de meeste van deze mannen en vrouwen hebben op missies gereisd die maximaal zes maanden duren. Om ergens heen te reizen, zoals zeggen, Mars, missies moeten veel langer duren, en wetenschappers zeggen dat het van cruciaal belang is om de effecten te begrijpen die deze superlange missies hebben op het menselijk lichaam.

"Dit is het begin van de menselijke genomica in de ruimte, "Andrew Feinberg, MD, de Bloomberg Distinguished Professor of Medicine, Biomedical Engineering and Mental Health aan de Johns Hopkins University zei in een verklaring. "We hebben de methoden ontwikkeld om dit soort menselijke genomische studies te doen, en we zouden meer onderzoek moeten doen om conclusies te trekken over wat er met mensen in de ruimte gebeurt."

Wanneer wetenschappers praten over epigenetische veranderingen, ze verwijzen naar chemische DNA-aanpassingen. Deze kleine veranderingen kunnen een grote impact hebben op de gezondheid van een persoon door de manier waarop genen tot expressie worden gebracht te beïnvloeden, maar ze hebben geen invloed op de genetische code zelf. Mogelijke problemen duiken op wanneer epigenetische veranderingen op de verkeerde tijd of plaats plaatsvinden en op hun beurt ervoor zorgen dat bepaalde genen op de ongepaste tijd en plaats worden in- of uitgeschakeld.

Een groot voordeel van dit nieuwe onderzoek is dat het identieke tweelingen bestudeert die van nature identiek genetisch materiaal hebben. Maar terwijl de proefpersonen een zeldzame en unieke kijk bieden op het potentieel voor genetische veranderingen op lange termijn in de ruimte, de onderzoekers geven snel toe dat de kleine steekproefomvang betekent dat meer testen essentieel is. "Omdat we maar twee mensen in onze studie hebben, we kunnen niet zeggen dat deze veranderingen te wijten zijn aan de ruimtevaart zelf, "Zei Feinberg. "We hebben meer studies van astronauten nodig om dergelijke conclusies te trekken."

Tweelingstudiemethodologie

De methodologie voor de studie omvatte het verzamelen van bloedmonsters, fysiologische gegevens en cognitieve metingen van elke Kelly-tweeling op verschillende punten gedurende een periode van 27 maanden, voordat, tijdens en na Scotts eenjarige ruimtemissie. Als je je afvraagt ​​hoe in de wereld (of het universum) de monsters van Scott de wetenschappers vanuit de ruimte bereikten, ze werden vervoerd via een raket (ja, ernstig).

In de toekomst, wetenschappers hopen monsters aan boord van het internationale ruimtestation zelf te verwerken en op te slaan, maar voor de doeleinden van deze studie, monsters werden terug naar de aarde geschoten en binnen 48 uur verwerkt. Toen onderzochten Feinberg en zijn team de genomen van de broers, op zoek naar epigenetische veranderingen, specifiek gericht op twee soorten witte bloedcellen en het onderzoeken van een proces dat methylering wordt genoemd, die optreedt wanneer chemische veranderingen, methylgroepen genaamd, aan het DNA worden toegevoegd.

In het algemeen, er waren ongeveer net zoveel epigenetische veranderingen bij Scott als bij zijn tweelingbroer. Het grootste verschil werd waargenomen negen maanden na Scott's ruimtemissie toen 79 procent van zijn DNA werd gemethyleerd (wanneer methyl aan DNA wordt toegevoegd), vergeleken met 83 procent van Marks DNA. De locaties van methylering waren bij beide mannen verschillend; Scott's methylering verscheen in de buurt van genen in de reactie van het immuunsysteem, waarvan onderzoekers denken dat het correleert met aanvullende gegevens die aantoonden dat Scott verhoogde markers had die verband hielden met ontsteking.

"Het was bemoedigend om te zien dat er geen massale verstoring van het epigenoom was in Mark of Scott, " voormalig postdoctoraal student/huidig ​​senior wetenschapper aan het HudsonAlpha Institute for Biotechnology, Lindsay Rizzardi, zei in een verklaring. "Echter, met slechts twee mensen in de studie, we zijn beperkt in de conclusies die we kunnen trekken over het effect van ruimtevaart op het genoom. Maar de bevindingen geven ons aanwijzingen voor wat we nader zouden moeten onderzoeken in toekomstige studies van astronauten."

Dat is nu interessant

Er gebeurde nog iets vreemds met Scott in de ruimte:de vorm van een van zijn oogbollen veranderde. Tegen de tijd dat hij terug op aarde was, zijn netvlieszenuw en de plooien in de choroïde laag die het oog omringen waren dikker. Dit soort veranderingen zijn eerder waargenomen bij andere mannelijke astronauten, maar geen vrouwtjes.