Inspiration4 misyonunun mürettebat üyeleri, soldan sağa: Chris Sembroski, Sian Proctor, Jared Isaacman ve Haley Arseneaux. Kredi bilgileri: Inspiration4 ekibi

Kısa vadeli uzay yolculuğu, uzun vadeli uzay görevleriyle aynı moleküler ve fizyolojik değişikliklerin çoğuna neden olur, ancak bunların çoğu, Dünya’ya döndükten sonraki aylar içinde tersine döner. Ancak Weill Cornell Medicine, SpaceX ve diğer kuruluşlardaki araştırmacıların gerçekleştirdiği devasa uluslararası araştırma çalışmalarının sonuçlarına göre, daha uzun süreli ve mürettebat üyeleri arasında belirgin olan bu değişiklikler, havacılık tıbbı için yeni hedefleri ortaya çıkarıyor ve yeni görevlere rehberlik edebiliyor.

Weill Cornell Medicine’de WorldQuant Genomik ve Hesaplamalı Biyotıp Profesörü Dr. Christopher Mason, Broad Institute ve NASA’dan Dr. Afshin Beheshti ile birlikte Uzay Omikleri ve Tıp Atlası (SOMA) projesini yönetti. Toplamda iki düzineden fazla ülkedeki kurumlardan 100’den fazla araştırmacı projeye katkıda bulundu. İşbirlikçileri, insanlı uzay uçuşu verilerinin miktarını, değişimlerin analizleri de dahil olmak üzere, 10 kat artırdı. gen regülasyonu, protein üretimi, metabolizma ve insan vücudundaki mikroplar.

Sonuçlar 11 Haziran’da 40 makalelik bir koleksiyon olarak yayınlandı. Doğa dergilerde özetlenmiş ve genel bakış kağıt.

Weill Cornell Medicine’de tıpta hesaplamalı biyoloji araştırmaları alanında yardımcı doçent olan ortak yazar Dr. Cem Meydan’ın da dahil olduğu SOMA ekibi, diğer araştırmacıların ve Weill Cornell Medicine’in erişebileceği etkileşimli bir atlasta 75 milyardan fazla genetik diziyi derledi. çalışmalardan elde edilen yaklaşık 3.000 biyolojik örnek için bir depoya ev sahipliği yapacak. Dr. Mason’un ekibi halihazırda diğer görevlerden örnekler toplamaya başladı ve uzay uçuşu araştırma çabalarını uyumlu hale getirmek için birçok yeni uluslararası işbirliği kurdu.

Feil Ailesi Beyin ve Zihin Araştırma Enstitüsü’nde nörobilim profesörü ve aynı zamanda fizyoloji ve biyofizik profesörü olan Dr. Mason, “Bu, astronotlardan ve uzay biyolojisinden elde edilen şimdiye kadar yayımlanan en büyük veri hazinesidir” dedi. Sandra ve Edward Meyer Kanser Merkezi ve Weill Cornell Medicine’de WorldQuant Kantitatif Tahmin Girişimi’nin yöneticisi. “Verilerin paylaşılmasının, uzay uçuşunun sağlık üzerindeki etkilerine ilişkin keşiflerin hızlandırılmasına yardımcı olacağını ve genel olarak insan sağlığı üzerinde temel keşiflere yol açacağını umuyoruz.”

Ticari astronotlar

Inspiration4 misyonu, 16 Eylül 2021’de tamamı sivillerden oluşan ilk dört kişilik mürettebatla alçak Dünya yörüngesine üç günlük bir uçuş için başlatıldığında, bilim için benzeri görülmemiş bir fırsat sağladı. Görevden önce, uzay yolculuğunun sağlık üzerindeki etkilerine ilişkin verilerin çoğu, hükümet destekli uzay ajansları tarafından özenle seçilmiş ve yüksek düzeyde eğitimli astronotlardan toplanmıştı, ancak astronotlardan toplanan bu tür verilerin halk için daha geniş çapta uygulanıp uygulanmayacağı belirsizdi; Inspiration4 misyonu bunu öğrenme fırsatı sağladı.

Dr. Mason, Inspiration4 misyonunun mürettebatın klinik profilleri, çoklu-omics araştırması ve biyobankacılık konusundaki çalışmalarında baş araştırmacı olarak görev yaptı. Mürettebat toplandı uçuş öncesinde, sırasında ve sonrasında araştırmacılara çalışma ve verilerini paylaşma konusunda tam erişim sağladı. Ayrıca uçuş sırasında, ilk doğrudan RNA dizilimi ve astronotlardan alınan deri biyopsisi de dahil olmak üzere bir dizi deney gerçekleştirdiler. Dr. Weill Cornell Medicine’den David Lyden, Richard Granstein ve Ari Melnick ve Cornell’in Ithaca kampüsünden Dr. Iwijn De Vlaminck de projeye katkıda bulundu.

Yeni veriler önceki uçuşlardan, özellikle de Dr. Mason’un aynı zamanda baş araştırmacı olduğu NASA Twins Çalışmasından toplanan verilerle karşılaştırıldı. Bu çalışma, astronot Scott Kelly’nin 2015-2016 yıllarında Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki bir yıllık görevi sırasında ve sonrasında elde ettiği verileri analiz etti ve daha uzun uzay uçuşlarının, özellikle bağışıklık sistemi ve DNA onarımı olmak üzere kandaki gen ifadesinde önemli değişikliklere katkıda bulunduğunu buldu. sistemler. Dr. Jiwoon Park’tan elde edilen yeni veriler, bu farklılıkların ciltte de ortaya çıktığını gösterdi.

Inspiration4 verileri, aynı değişikliklerin çoğunun kısa süreli uzay yolcularında da meydana geldiğini gösterdi. Örneğin Dr. Mason, Dr. Susan Bailey ile birlikte kromozomların uçlarını kaplayan telomerlerin 3 günlük Inspiration4 görevi sırasında bile uzamaya başladığını gösteren bir çalışma yayınladı. Ayrıca, yerçekimine döndükten sonra astronotlarda sitokin adı verilen anti-inflamatuar proteinlerde ani bir artış ile benzer bağışıklık sistemi değişiklikleri de görüldü.

Bağışıklık sistemi değişiklikleri

Yeniden girişten sonraki sitokin artışı, Weill Cornell Medicine araştırmacıları tarafından belgelenen çeşitli bağışıklık sistemi değişikliklerinden biriydi. Mason laboratuvarında araştırma görevlileri olan Dr. JangKeun Kim ve Dr. Braden Tierney liderliğindeki tek hücreli genetik dizileme, bilim adamlarının, uzay uçuşunun stresine en duyarlı hücreler olarak T hücreleri ve CD16 monositleri adı verilen bağışıklık hücrelerini tanımlamasına yardımcı oldu. Bu bağışıklık ilk müdahale ekipleri, gen ifadesinde ve gen ifadesini düzenleyen kromatin değişikliklerinde dramatik değişikliklere uğrar.

Dr. Mason, “Bağışıklık sistemi savaşmaya hazır ancak neyle savaştığını henüz bilmiyor” dedi. Uzay yolcularının düşük dozda radyasyona maruz kalmasının, telomer değişikliklerinin yanı sıra bu bağışıklık tepkisini de tetikleyebileceğini belirtti.

Bağışıklık sisteminin bazı kısımları güçlenirken diğerleri yavaşlar. Örneğin gezginler, vücudun virüsleri ve diğer istilacıları tanımlamasına yardımcı olan, insan lökosit antijenleri adı verilen bağışıklık sistemi proteinlerini kodlayan genlerin ekspresyonunda azalma yaşarlar. Bu keşif, uzay yolcularının ve astronotların yaklaşık yarısının neden uçuklara neden olan öncelikle iyi huylu bir virüs olan herpes simpleks virüsü-1 gibi eski viral enfeksiyonların yeniden aktivasyonunu yaşadığını açıklayabilir.

Mason laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi ve Lyden laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Nadia Houerbi ve Irina Matei tarafından yürütülen bir başka araştırma, Inspiration4 uzay yolcularının kanında ve altı Japon astronotun kanında beyin proteinlerinin kanıtlarını buldu. ve Scott Kelly. Bu keşif, beyni bağışıklık hücrelerinin istilasından koruyan kan-beyin bariyerinde bir miktar bozulma olduğunu gösteriyor. Loma Linda Üniversitesi’ndeki Xiao (Vivian) Mao’nun fare çalışmalarından alınan örnekler, uzay uçuşunun kan-beyin bariyeri fonksiyonunu bozduğunu doğruladı.

Dr. Mason, “Endişe verici bir durum değil ama şaşırtıcıydı ve gelecek görevlerde göz önünde bulundurmaya değer” dedi.

Inspiration4 mürettebatı, uzun süreli uzay yolcularıyla aynı değişikliklerin çoğunu deneyimlese de, uçuştan sonra hızla toparlandılar. Mason, altı ay içinde mürettebatın biyolojisinin, Mason Laboratuvarı araştırmacıları Kirill Grigorev ve Theodore Nelson tarafından ölçülen RNA modifikasyonları da dahil olmak üzere proteinlerin, kromatin durumlarının ve genlerin %95’inden fazlası açısından kontrol öncesi durumuna döndüğünü belirtti.

‘İkinci Uzay Çağı’ ve Havacılık Tıbbı Biyobankası

Bulgular gelecekteki çalışmalar için çok fazla malzeme sağlıyor. SOMA araştırmacıları, az sayıda uzay yolcusuna ilişkin verilere sahip olmasına rağmen, Maryland Üniversitesi’nden Dr. Min Yu’nun verilerinden yararlanarak erkekler ve kadınlar arasında birkaç farklılık tespit etti. Örneğin, kadın uzay yolcuları Dünya’ya döndükten sonra uçuş öncesi durumlarına daha çabuk dönüyorlar, ancak bazı sitokinler kadınlarda erkeklerden daha uzun süre yüksek kaldı ve diğer 64 astronotta da doğrulandı. Uzay yolculuğuna verilen bireysel fizyolojik tepkiler de farklılık gösteriyordu ve ilaç işlemeyle (farmakogenomik adı verilen) ilgili genler de farklıydı.

SOMA çalışmasına genel bakışın baş ve eş muhabir yazarı Dr. Araştırma şu anda Austin Üniversitesi’nde Biyoastronotik üzerine kendi laboratuvarını kuruyor.

Atlası ve biyobankayı daha fazla bilim insanının erişimine açmak, uzay uçuşunun etkileri ve bunun yaşlanma, kronik hastalıklar ve Dr. Overbey’e göre bozukluklar. Uzay yolculuğunun kemik ve kas kaybı gibi yaşlanmanın bazı etkilerini taklit ettiğini ve bu değişiklikleri ortadan kaldıracak ilaçları test etmek için bir yol sağlayabileceğini belirtti.

“Verileri tüm bilimsel topluluğa açmak, uzayla ilgili değişiklikler ile daha genel olarak insan sağlığı arasında bağlantı kurma yeteneğimizi artırıyor” dedi.

Dr. Overbey ayrıca artan sayıda ticari uzay uçuşu ve mürettebatının veri setinin genişletilmesine ve daha küçük farklılıkları tespit etme gücünün artmasına yardımcı olabileceğini öne sürdü.

Dr. Mason, “Yeni bir uzay çağına giriyoruz” dedi. “Elimizde daha fazla veri ve daha fazlası var Gelecekteki mürettebat için hassas ilaçları gerçeğe dönüştürmek ve Ay ve Mars’a yapılacak daha uzun görevlere hazırlanmak için mümkün olan tüm biyomedikal verilere ihtiyacımız olacak.”

Katılımcı kurumlar arasında Japon Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı (JAXA); Avrupa Uzay Ajansı; Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA); ve ticari uzay uçuşu görevleri sunan bir şirket olan SpaceX.

Daha fazla bilgi:
Eliah G. Overbey ve diğerleri, The Space Omics and Medical Atlas (SOMA) ve uluslararası astronot biyobankası, Doğa (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07639-y

Tarafından sunulan
Weill Cornell Tıp Fakültesi


Alıntı: Ticari astronotlar uçuşların sağlık üzerindeki etkilerine ışık tutuyor ve uzay uçuşu atlası oluşturuyor (2024, 11 Haziran) 11 Haziran 2024 tarihinde https://medicalxpress.com/news/2024-06-commercial-astronauts-flights-health-impacts.html adresinden alınmıştır.

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacıyla yapılan her türlü adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir kısmı çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgilendirme amaçlı sağlanmıştır.



Kaynak