Gen ifadesinde geri dönüşü olmayan değişiklikler? NASA'nın "İkiz Çalışması" Uzaydaki İnsanların Değişimlerini Açıklıyor
NASA'nın öncü "İkiz Çalışması" (İkiz Çalışma), kapsamlı araştırmanın son aşamasını tamamladı ve ilgili kapsamlı araştırma makalesi, 12 Nisan'da hakemli dergi Science'ta yayınlandı. üzerinde.
İkiz araştırmacılar
Telif hakkı: NASA
Bu dönüm noktası niteliğindeki "ikiz çalışma", uzay uçuşu risklerine maruz kaldıklarında insanların fizyolojik, moleküler ve bilişsel seviyelerindeki olası değişiklikleri birlikte gözlemlemek için dünyanın dört bir yanından on araştırma ekibini bir araya getirdi. Uzaydaki astronot Scott Kelly (şu anda emekli) ile aynı anda Dünya'da bulunan tek yumurta ikizi kardeşi Mark Kelly (Mark Kelly, her ikisi de emekli astronot) ile karşılaştırarak, bu Çalışma başarıyla tamamlandı.
Emekli ikiz astronotlar Scott Kelly ve Mark Kelly, NASA'nın "İkiz Araştırmaları" nın konuları. Scott (sağda) bir yıl uzayda yaşarken, Mark (solda) bir kontrol grubu olarak Dünya'da kaldı. Araştırmacılar uzay yolculuğunun insan vücudu üzerindeki etkilerini araştırdılar ve ilgili makaleler Science'ta yayınlandı.
Telif hakkı: Derek Storm, www.derekstorm.com
"İkiz Çalışması" nın sonuçları bazı ilginç, beklenmedik ama olumlu ve iyimser verileri ortaya çıkardı, bu da bir insanın aşırı uzay ortamına nasıl adapte olduğunu açıklığa kavuşturdu. Uluslararası Uzay İstasyonunda altı ay geçirdikten sonra insan vücuduna ne olacak? NASA zaten bu konuda biraz bilgi sahibi olsa da, Scott Kellynin bir yıllık görevi, Marsa iniş gibi görevler için üç yıl kadar süren daha uzun bir uzay keşfi için sadece bir basamaktır. Araştırma hazırlığı yapıldı.
NASA, "İkiz Çalışması" nı özdeş ikiz astronotların moleküler profilini karşılaştıran ilk çalışma olarak belirledi; aynı zamanda, on takım çalışmasını entegre etme yöntemi de oluşturuldu. Tek yumurta ikizleri aynı genetik yapıya sahiptir, bu nedenle ikiz araştırma bilim insanlarına çevredeki çevrenin sağlığımız üzerindeki etkisini keşfetmenin etkili bir yolunu sağlarken, çoğumuz bireyken doğal olarak meydana gelen fiziksel değişikliklerin etkilerini dışlıyor. Scott, bu çalışmada test edilecek deneysel grup olarak görev yaptı ve Mark, Dünya üzerindeki ilgili test sonuçlarını karşılaştırmak için temel kontrol grubu olarak görev yaptı.
Birden fazla ekip, bunlar üzerinde karşılaştırmalı çalışmalar yürüttü.Sonuçlar, uzay görevi sona erdikten sonra, Scott Kelly'nin beyaz kan hücrelerindeki gen ifadesinin çoğunun başlangıç seviyelerine geri döndüğünü, ancak gen ekspresyon değişikliklerinin yaklaşık% 7'sinin olduğunu gösterdi.
Telif hakkı: NASA
On araştırma ekibinin elde ettiği sonuçlar aşağıdaki şekilde özetlenmiştir
Bu veriler önümüzdeki birkaç on yıl içinde uzay keşiflerinde kullanılabilir, çünkü NASA'nın peşinde olduğu şey, uzay araştırmalarının getirdiği zorlukların daha iyi üstesinden gelmek için astronotların sağlık ve güvenliğini sağlamaktır.
Resmin sol ve ortası: Aynı genetik bileşime sahip ikiz denekler (sırasıyla yer ve uzay), uçuştan önce (uçuş öncesi), uçuş sırasında (uçuş) ve uçuştan sonra (uçuş sonrası) 25 aylık karakterizasyona tabi tutuldu. , Kanıt kapsamı 10 geniş biyomedikal özelliği kapsamaktadır.
Resmin sağ tarafında: Tüm veriler entegre edilmiştir ve gelecekteki uzay görevleri için çeşitli biyomedikal göstergeler olarak kullanılmaktadır. (Eş merkezli daireler sırasıyla içeriden dışarıya temsil edilir: sitokin, proteom, transkriptom, metilom.)
Telif hakkı: DOI: 10.1126 / science.aau8650
Telif hakkı: NASA
Telomer (Telomer) : Her DNA (deoksiribonükleik asit olarak da adlandırılır; hücreler tarafından kodlanmış genetik talimatlar içeren hücre kromozomlarındaki nükleik asit), kromozomlarımızı koruyan zincirin sonunda telomer adı verilen özel bir yapıya sahiptir, Atlama ipini koruyan atlama ipinin her iki ucundaki plastik kulplar gibi. Yaşlandıkça, telomerlerin uzunluğu kısalıyor ve kısalıyor; bununla birlikte, yaşam tarzı, stres ve çevresel faktörler de telomer kısalması olasılığını etkiler. NASA'nın "İkiz Araştırması" ndaki en çarpıcı bulgulardan biri, Scott'ın telomer uzunluk dinamiklerinin uzay uçuşu sırasında ve inişten sonraki birkaç gün içinde değişmesidir. Bu anketin sonuçları, insanların genel sağlığının değerlendirilmesine ve potansiyel uzun vadeli risklerin belirlenmesine yardımcı olabilir.
Bağışıklık dokusu (İmmünom) : Scott, iki yılda bir olmak üzere üç kez grip aşısı oldu; ilk kez Dünya'da ve ikinci kez uzaydaydı (aynı zamanda uzayda aşılanan ilk astronottu), Üçüncü aşılama sırasında Dünya'ya döndü. Bu çalışma, Scott'ın vücudunun aşıya iyi yanıt verdiğini buldu; bu bulgu önemlidir, çünkü NASA'yı uzun bir uzay görevi sırasında aşılama gerekliyse insan bağışıklık sisteminin de Uzayda uygun şekilde yanıt verin.
Gen İfadesi : Scott'ın uzay görevi öncesinde, sırasında ve sonrasında toplanan örnekler vücudundaki gen ifadesinde bazı değişiklikler olduğunu ortaya çıkardı. Elbette, her zaman Dünya'da bulunan Mark, normal aralıkta gen ifadesinde de değişiklikler yaşadı, ancak gen ifadesi değişiklikleri Scott'ınkinden farklı. Scott'ın yaşadığı değişiklikler uzayda uzun süre kalmasıyla ilgili olabilir: Genetik değişikliklerin çoğu (yaklaşık% 91,3'ü) Dünya'ya döndükten sonra başlangıç seviyelerine geri döndü; ancak değişikliklerin küçük bir kısmı 6 ay sonra gerçekleşti Daha sonra hala var. Araştırmacılar, gözlemlenen DNA hasarının bir kısmının radyasyona maruz kalmanın sonucu olduğuna inanıyor. Gen ekspresyonu verileri, insan vücudunun DNA hasarına, telomer değişikliklerine, kemik oluşumuna ve bağışıklık sistemi stresine tepkisi dahil olmak üzere "İkiz Çalışmasındaki" diğer bulgular için kanıt ve destek sağladı. Bu keşif serisi, insan vücudunun aşırı uzay ortamlarına uyum sağlama yeteneğini ve yeteneğini göstermeye yardımcı olur ve ayrıca araştırmacıların çevresel stres faktörlerinin farklı gen aktivitelerini nasıl etkilediğini ve dolayısıyla daha iyi nasıl etkilediğini daha iyi anlamalarına yardımcı olur. Uzayda insanoğlunun fizyolojik süreçlerini anlamak.
Biliş : Birkaç istisna dışında, uzaydayken, Scottın bilişsel performansı (zihinsel uyanıklık, uzamsal yönelim, duygu tanıma gibi) temelde Mark ile kıyaslandığında temelde değişmeden kalır ve bu oldukça önemlidir Çünkü astronotların daha uzun uzay görevlerinde yüksek düzeyde bilişsel yeteneklerini koruyabildiklerini gösteriyor. Ancak, Scott'ın geri dönüp Dünya'da kaldığı altı ay içinde tepki hızı ve doğruluğu önemli ölçüde azaldı. Bilişsel yeteneklerde gözlemlenen bu değişiklik Scott'ın yanıt verme ihtiyacından kaynaklanıyor olabilir Dünyanın yerçekimi alanının yeniden uyarlanması ve ayarlanması, görevi tamamladıktan sonraki programından da kaynaklanıyor olabilir.
Biyokimyasal : Scott'ın çeşitli fiziksel belirtilerini inceledikten sonra, uzay uçuşu sırasında kilosunun% 7 azaldığı, bunun sebebi artan egzersiz hacmi ve görev sırasında beslenme diyetini kontrol etmesi olabilir; Bununla birlikte, kalori tüketimi araştırmacıların beklediğinden% 30 daha düşüktü. Scottın uzaya girişinin ilk altı ayında, vücudundaki kemik hasarı-yenilenme döngüsü normalden kısaydı, yani kemiğin yeniden şekillenmesi daha hızlıydı; ancak sonraki altı ay içinde daha az egzersiz yaptığında , Kemiğin yeniden şekillenmesinin hızı tekrar yavaşladı. Kan ve idrar örneklerinin kimyasal özellikleri, Scott'ın yeryüzündeyken folik asit (vitamin B-9) seviyesinin düşük olduğunu, ancak uzay yolculuğu sırasında folik asit seviyesinin önemli ölçüde arttığını gösteriyor. Çünkü uzay diyeti sistemi ona daha iyi yiyecek seçenekleri sağlıyor. Folik asidin insan vücudunda DNA sentezini desteklemek de dahil olmak üzere birçok önemli işlevi vardır; Aslında Scott'ın folat seviyesi ile telomer dinamikleri arasında belirli bir ilişki vardır. Bu araştırma verileri, besin alımının, ister uzayda ister yeryüzünde olsun, insan sağlığının tüm yönlerinde önemli bir rol oynadığını doğrulamaktadır.
Telif hakkı: NASA
Mikrobiyom : Oldukça çeşitli bir mikrobiyom (yani bağırsaklardaki bakteriler) genellikle insan sağlığı ile yakından ilgilidir. Çalışma, Dünya ile karşılaştırıldığında, Scottın bağırsak florasının uzay uçuşu sırasında önemli değişikliklere uğradığını buldu. Bu, uzay istasyonunda tüketilen yiyeceklerden kaynaklanıyor olabilir. Elbette, diğer belirli uzay çevresel faktörleri de Bunda bir etkisi olabilir. Scott Dünya'ya döndüğünde, mikrobiyomu uçuş öncesi durumuna geri döndü ve bağırsak florasının kademeli olarak normal seviyelere döndüğünü gözlemlemek rahatlatıcıydı. Bu çalışmanın sonuçları, araştırmacıların, yararlı bağırsak bakterileri için daha iyi bir büyüme ortamı sağlamak için diyetlerini daha fazla ayarlamak gibi, astronotların genel sağlığını nasıl iyileştireceklerini daha iyi anlamalarını sağlayabilir.
Epigenomics (Epigenomics) : Bu çalışma, ikiz astronot ortamının vücuttaki DNA metilasyonu üzerindeki etkilerini incelemektedir.DNA metilasyonu epigenetik olaylardan biridir ve insan vücudunda birçok biyokimyasal reaksiyona sahiptir. Büyük bir etkiye sahip olun. Araştırmacılar, Scott'ın epigenetik fenomeninin uzay uçuşu sırasında değiştiğini keşfettiler, ancak değişim derecesinin Dünya'da bulunan Mark'tan çok da farklı olmadığını keşfettiler. Ek olarak, Scott'ın vücudundaki epigenetik değişikliklerin çoğu görevin son altı ayında meydana geldi ve bu değişiklikler daha kısa görevlerde gözlenmedi. Scott'ın beyaz kan hücresi durumu, belirli genlerde veya genetik materyalin bulunduğu belirli bölgelerde DNA metilasyonunun uzay uçuşu sırasında ve Dünya'ya döndüğünde değiştiğini gösterdi. Başlangıç seviyesine geri dönersek; bu bölgeler, Mark'ta tanımlananlarla tam olarak aynı değildir, bu da araştırmacıların uzay ortamına en duyarlı genleri bulmasına yardımcı olur. Bu sonuçlar, uzun vadeli uzay görevlerinde astronotların epigenetik ölçümlerine kapı açar ve ayrıca uzay uçuşuyla ilişkili fiziksel değişikliklerin kısa süreli mi yoksa uzun vadeli mi olduğunu belirleyebilir ve hatta astronotların daha iyi korunmasına yardımcı olabilir. Önleyici tedbirler.
Metabolomik (Metabolomik) : Metabolomik araştırmalar, uzay uçuşu sırasında iltihaplanma ve oksidatif stresin neden olabileceği iki kişide ateroskleroz (plak birikiminin neden olduğu arter duvarının iç kısmının daralması) belirtilerini araştırdı. Sebebiyle. Araştırmacılar, arterlerin ultrason görüntülemesini ve kan ve idrar örneklemesini kullanarak, Scott'ın uzay görevi sırasında ve sonrasında karotis arter duvarında iltihaplanma ve kalınlaşma belirtileri buldular, ancak Mark'ın vücudunda bu tür değişiklikler gözlenmedi; Bu uyarlanabilir değişikliğin tersine çevrilebilir olup olmadığı incelenecek. Bu çalışmanın sonuçları, araştırmacıların uzun süreli uzay uçuşunun kardiyovasküler sistem üzerindeki etkilerini daha iyi anlamalarına yardımcı oluyor.
Proteomik : Proteomik araştırma ekibi, sıvı transferindeki değişiklikleri, gözlerin yapısını ve ikisinin idrarındaki proteini inceledi. İnsan vücudundaki sıvının dönüşümü protein yollarında değişikliklere neden olabilir ve araştırmacılar bunu, bu değişikliğin astronotlar için belirli görme sorunlarına neden olup olmadığını araştırmak için kullanır. Uzayda kalan Mark'a kıyasla, Scott proteini AQP2 seviyesinin arttığını buldular.AQP2, insan vücudundaki suyun yeniden emilimine (yeniden emilim, insan idrarı üretiminin ikinci süreci) aracılık ediyor. Glomerulustan filtrelenen orijinal idrarın renal tübüllerde daha fazla emildiği süreç) hidrasyon veya dehidrasyon durumunu değerlendirmek için etkili bir göstergedir. Bu sonuçlar, uzay uçuşunun neden olduğu görme sorunlarının gizemini çözmeye yardımcı oluyor.
Bütünleştirici Omikler : Son olarak, dikey olarak entegre edilmiş çok katmanlı omik analiz ekibi, uzay uçuşunun insan vücudu üzerindeki etkisini açıklamak için en kapsamlı görüşü özetlemek için diğer dokuz araştırma ekibinden toplanan tüm biyomedikal ve moleküler verileri inceledi. Araştırmacılar, Scott'ın üç güçlü iltihap belirtisine sahip olduğunu ve ilginç bir şekilde, bu işaretlerin bazılarının Mark'ın vücudunda da arttığını buldular.
Araştırma sonuçlarına bir bakış
Telif hakkı: NASA
"İkiz Çalışması", insan vücudunun uzay uçuş ortamının neden olduğu çeşitli değişikliklere adapte olurken sert ve esnek bir adaptasyona sahip olduğunu kanıtladı. Araştırmacılar, çalışmanın sonunda, Scott'ın insan tepkilerinin çoğunun, bağışıklık tepkisi, epigenetik, bağırsak bakterileri, vücut kitle indeksi ve serum metaboliti dahil olmak üzere uzay öncesi uçuş seviyelerine geri döndüğünü keşfetti; bazı göstergeler Sadece Dünya'ya döndükten sonra, bazı iltihaplanma ve bağışıklık tepkisi göstergeleri de dahil olmak üzere etkilendi; ayrıca deney sonunda, gen ifadesinin küçük bir kısmı, telomer dinamikleri, DNA dahil olmak üzere, uzay uçuşundan önceki seviyeye geri dönmeyen az sayıda fizyolojik faktör vardı. Yaralanma, karotis arter kalınlaşması, göz değişiklikleri ve bazı bilişsel işlevler.
Gezegende stresle ilgili birçok sağlık riski de vardır ve "ikiz çalışmasının" sonuçları, yeni tedaviler ve bununla ilgili hastalıklar için önleyici tedbirler geliştirmek için kullanılabilir. Örneğin, telomer araştırması yaşlanmanın ve hastalığın etkilerini geciktirmeye ve azaltmaya yardımcı olabilir; proteomikler, travmatik beyin hasarı araştırmalarına yeni fikirler getirebilir; astronotlar üzerine araştırma da bize vücut hakkında fikir verebilir. Değişim ve hastalık riski arasındaki ilişki: Bunlar, biz insanlara fayda sağlayabilecek uzay uçuşu araştırmalarının yalnızca küçük bir kısmı.
Telif hakkı: NASA
NASA, uzay görevlerini gerçekleştiren astronotlar için son derece titiz bir eğitim sürecine sahiptir.Uzayda yaşam tarzlarını ve çalışma planlarını kapsamlı bir şekilde planlayacak ve Dünya'ya döndüklerinde üst düzey rehabilitasyon ve kurtarma planları sağlayacaktır. Kesin olarak, NASA'nın bu önlemleri almış olmasından dolayı, astronotlar bunları inatla tamamlamışlardır, bu nedenle uzayda bir yıl geçirdikten sonra bile, astronotun vücudu hala sağlamlığını ve güçlü uyum yeteneğini korumaktadır. Dönüm noktası olan "ikiz çalışma", önümüzdeki birkaç yıl içinde NASA'nın İnsan Araştırma Programı için rehberlik sağlayabilir, çünkü uzay görevlerindeki astronotların sağlığı ve güvenliği, özellikle NASA için her zaman bir öncelik olmuştur. Uluslararası Uzay İstasyonuna, Ay'a, Mars'a ve hatta daha geniş evrene uzun vadeli görevler yaparken.
------
NASA'nın İnsan Araştırma Programı (HRP), güvenli ve etkili insan uzay yolculuğunu desteklemek için en iyi yöntemleri ve teknolojileri geliştirmeye kendini adamıştır. HRP, astronotların sağlığı ve performansına yönelik riskleri azaltmak için yer tabanlı araştırma tesisleri, Uluslararası Uzay İstasyonu ve simüle edilmiş bir ortam kullanır. Bu nedenle, keşif amaçlı biyomedikal plan geliştirildi ve uygulandı Planın odak noktası, insan sağlığı, durumu ve yaşanabilirlik standartlarını ortaya çıkarmak; karşı önlemleri ve risk azaltma önlemlerini formüle etmek; gelişmiş yaşanabilirlik teknolojisi ve tıbbi destek teknolojisidir. HRP, yenilikçi ve bilimsel insan araştırmalarını desteklemek için 300'den fazla araştırma hibesi sağlamıştır Finansman hedefleri, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki 30'dan fazla eyaleti kapsayan tanınmış üniversitelerden, hastanelerden ve NASA araştırma merkezlerinden 200'den fazla araştırmacıdır.
referans:
https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-twins-study-results-published-in-science-journal
https://science.sciencemag.org/content/364/6436/eaau8650
https://www.nasa.gov/twins-study/meet-the-researchers
https://www.nasa.gov/twins-study/fun-facts-and-shareables
