Hi-Tech

Близнецы в космосе: как космические путешествия влияют на экспрессию генов

Окружающая среда на космической станции вызвала изменения в экспрессии генов посредством процесса эпигенетики. Ученые получили редкую возможность увидеть, как условия на Международной космической станции сказались на экспрессии генов, сравнив идентичных астронавтов-близнецов: один из них провел в космосе около года, другой остался на Земле. Ученые NASA уже знают, что астронавты будут по-разному подвергаться физическим стрессам.

Эти результаты могут привести к индивидуальным профилактическим мерам для уязвимых астронавтов. Исследования генетического фона астронавтов могут объяснить, почему некоторые из них более подвержены проблемам со здоровьем, когда возвращаются на Землю. И что удивительнее всего, эти открытия могут также привести к разработке методов лечения всяких синдромов, влияющих на нас на Земле.

Что происходит с человеком в космосе: пример близнецов

На пресс-конференции, состоявшейся примерно через неделю после прибытия на Международную космическую станцию (МКС), канадский астронавт Дэвид Сен-Жак сказал, что чувствует себя «несколько перегруженным» и «с большим опухшим красным лицом, будто висишь вверх ногами на перекладине». NASA изучает последствия космических путешествий для человеческого организма с самого начала космической эры. Это неудобное чувство появилось из-за перераспределения жидкости от нижней части к верхней части тела.

Здоровье космонавтов после длительных миссий

В целом, астронавты сохраняют отличное психическое и физическое здоровье по сравнению с населением, даже по возвращении из долгосрочных миссий. Последствия для здоровья, возникающие в результате длительных полетов в космос, изучены недостаточно. И все же, последствия таких миссий для здоровья были признаны научно, в том числе проблемы с сердечно-сосудистой системой и зрением, причины которых изучаются.

Область эпигенетики описывает механизмы, посредством которых факторы окружающей среды, такие как микрогравитация, относительно высокий уровень углекислого газа и возможные скачки излучения, изменяют способ считывания ДНК. Ученые NASA исследуют, как экспрессия генов — как ДНК преобразуется в ткани — изменяется в ответ на влияние окружающей среды на МКС.

Сейчас из 37 исследований, которые проводятся на космической станции, 3 посвящены именно генетическим исследованиям. Также они хотят знать, как уникальная ДНК каждого астронавта будет определять их реакцию на среду космической станции.

Две стороны одной медали

С 2015 по 2016 год астронавт Скотт Келли находился на борту МКС в течение 340 дней подряд. Предварительные результаты исключительного исследования идентичных близнецов поддерживают идею того, что космические путешествия могут влиять на экспрессию генов в различных органах. Основной генетический код Скотта не изменился, но среда космической станции повлияла на то, как этот код преобразовался в ткани. Его брат-близнец Марк остался на Земле.

Изменения экспрессии генов были классифицированы в отношении возможного риска как «низкий, средний или высокий». По словам одного из ведущих ученых в этом исследовании близнецов Кристофера Мейсона, эти изменения произошли в важных биологических путях, имеющих отношение к образованию костей и иммунной системе.

По словам Мейсона, возможные изменения от среднего к высокому риску не изменились через шесть месяцев и «за ними они будут приглядывать». Изменения экспрессии генов с низким риском (примерно 93% всех изменений) вернулись к норме, когда Скотт вернулся на Землю. К примеру, произошли изменения экспрессии, которые привели к постановке иммунной системы в режим «повышенной готовности».

Хотя исследование идентичных близнецов обеспечивает наилучшую оценку влияния космического пространства на экспрессию генов, вокруг не так уж и много астронавтов-близнецов.

В настоящее время эти исследования для подтверждения проводятся на Международной космической станции, поскольку для анализа собирается жидкая биопсия (бесклеточные образцы ДНК и РНК из крови). Подтверждение результатов у близнецов Келли потребует исследований у других астронавтов. Но эксперименты с участием близнецов послужили «трамплином для всех последующих исследований», говорит Мейсон.

Миссии меняют мнение

Офтальмологический синдром астронавта — это состояние, которое поражает некоторых астронавтов. Предыдущие исследования здоровья глаз в группе астронавтов предполагают, что не все астронавты будут одинаково реагировать на жизнь на космической станции. Эти глазные изменения классифицируются NASA как «значительный риск для космических путешественников» и включают в себя изменения хрусталика и формы глаза.

«Мы видели химические изменения в образцах крови (от астронавтов) перед полетом, поэтому решили изучить генетику». В некоторых случаях астронавты с отличным зрением перед космическим полетом «возвращаются с необходимостью носить очки», говорит Скотт Смит, ведущий биохимик по питанию в NASA.

Анализ показал, что генетический фон каждого астронавта играет определенную роль в определении уязвимости их глаз или эпигенетической реакции на вредные триггеры на космической станции. Для этого исследования образцы крови предоставили 72 астронавта.

Космические глаза и земные черви

А еще лучше применить и реализовать индивидуальные профилактические меры для людей с самым большим риском заболевания. Исследование предполагает, что некоторых астронавтов можно предупреждать о личном риске развития проблем со зрением во время длительных космических полетов.

«Практически вся работа в NASA имеет значение для населения в целом», говорит Смит.

Оказывается, что те же генетические варианты и изменения в сывороточных факторах, которые связаны с глазными проблемами у космонавтов, также связаны с синдромом поликистозных яичников, формой бесплодия у женщин. Офтальмологический синдром астронавтов связан с другой, гораздо более распространенной проблемой со здоровьем здесь, на Земле.

И они же могли бы обеспечить людей на Земле потенциальными методами лечения сложных заболеваний. Генетические и эпигенетические исследования на астронавтах обеспечат астронавтов персонализированными медицинскими подходами в космосе. Таковы предварительные результаты исследования.

А чтобы не пропустить новые результаты, читайте нас в Дзен.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть