'Space Omics and Medical Atlas': kako svemirski let utječe na zdravlje astronauta

Paket uključuje analize uzoraka prikupljenih od astronauta iz raznih ekspedicija i nudi dugoročni pogled na učinke svemirskih letova na zdravlje  

Mladen Smrekar četvrtak, 13. lipnja 2024. u 08:12
Od širokih molekularnih promjena i oštećenja DNK do poremećaja imunološkog sustava, svemirski let utječe na ljudsku biologiju 📷 Science Media Centre
Od širokih molekularnih promjena i oštećenja DNK do poremećaja imunološkog sustava, svemirski let utječe na ljudsku biologiju Science Media Centre

Ovih dana predstavljena je dosad najveća zbirka podataka o zrakoplovnoj medicini i svemirskoj biologiji. Uvidi u to kako svemirski let utječe na ljudsku biologiju opisani su u paketu Space Omics and Medical Atlas (SOMA), objavljenom u časopisu Nature Portfolio.

Podaci pokazuju utjecaj svemirskih letova na strukturu bubrega i ekspresiju gena bubrežnih stanica. Vrste stanica prikazane su bojama, a označeni dijelovi bubrega istaknuti su strelicama 📷 SOMA
Podaci pokazuju utjecaj svemirskih letova na strukturu bubrega i ekspresiju gena bubrežnih stanica. Vrste stanica prikazane su bojama, a označeni dijelovi bubrega istaknuti su strelicama SOMA

Paket pruža detaljan uvid u učinke svemirskih letova na zdravlje i sadrži podatke iz različitih misija, uključujući SpaceX Inspiration4, Polaris Dawn, Axiom, NASA Twins i JAXA.

Molekularne promjene

Istraživanje je pokazalo kako je kratkotrajni svemirski let u niskoj Zemljinoj orbiti misije Inspiration4 rezultirao širokim molekularnim promjenama, karakterističnim za dugotrajnije svemirske letove. Povišena razina citokina, produljenje telomera i promjene ekspresije gena za imunološku aktivaciju tipični su odgovori na oštećenje DNK i oksidativni stres. 

Dijagram sažima učinke kronične izloženosti svemirskom zračenju na astronaute i stanične mehanizme uključene u popravak telomera. Predstavljeni model ukazuje na reakciju oštećenja DNK specifičnu za telomere, povezanu s kroničnom izloženošću svemirskom zračenju i povišenim razinama oksidativnog stresa 📷 SOMA
Dijagram sažima učinke kronične izloženosti svemirskom zračenju na astronaute i stanične mehanizme uključene u popravak telomera. Predstavljeni model ukazuje na reakciju oštećenja DNK specifičnu za telomere, povezanu s kroničnom izloženošću svemirskom zračenju i povišenim razinama oksidativnog stresa SOMA

Iako se u mjesecima nakon završetka misije više od 95% markera vratilo na početnu vrijednost, čini se da su neki proteini, geni i citokini još uvijek bili aktivirani u razdoblju oporavka nakon svemirskog leta i uočeni su još najmanje tri mjeseca nakon leta, poput alfa-sinukleina (SNCA), kolagena (COL4A2) i citokina kao što je CXCL8.

Novi hardver

Nature je objavio i podatke iz misije Inspiration4, u kojoj su četiri civilna astronauta tri dana provela na 590 km iznad Zemlje, što je dalje od Međunarodne svemirske postaje koja kruži između 370 i 460 km iznad Zemlje.

Koraci potrebni za razvoj lijekova koji se suprotstavljaju učincima svemirskih letova na imunološke stanice  📷 SOMA
Koraci potrebni za razvoj lijekova koji se suprotstavljaju učincima svemirskih letova na imunološke stanice SOMA

Misija je sadržavala novi hardver i dijagnostičke uređaje koji su opisali najranije faze prilagodbe na svemirski let u ljudskom tijelu na anatomskoj, staničnoj, fiziološkoj i kognitivnoj razini. Pritom nisu uočeni značajni zdravstveni rizici za posadu.

Imunološka referenca

Učinak svemirskih letova na imunološki sustav civilne posade u misiji Inspiration4 uspoređen je sa 64 druga astronauta i opisan u karti odgovora imunološkog sustava i mikrobioma na svemirski let. U njoj su zapisani različiti poremećaji imunološkog sustava u svim misijama, što predstavlja imunološku referencu za buduće misije, uključujući ekspresiju gena, dostupnost kromatina i promjene dostupnosti motiva faktora transkripcije. 

Grafikon toplinske karte prikazuje normalizirane vrijednosti ekspresije RNA bez stanica u plazmi za 21 ključni gen za šest astronauta tijekom 120 dana u svemiru 📷 JAXA
Grafikon toplinske karte prikazuje normalizirane vrijednosti ekspresije RNA bez stanica u plazmi za 21 ključni gen za šest astronauta tijekom 120 dana u svemiru JAXA

Određeni tipovi stanica različito reagiraju na svemirski let, uočili su istraživači, pri čemu najveću promjenu u dostupnosti kromatina i ekspresiji gena pokazuju monociti CD14 i CD16. Početke vrijednosti brže su se vratile kod žena, a uočeno je i da fibrinogen i IL-8 također utječu na spolno specifičan način.

Ublažavanje štete

Katalog radova istražuje i epigenomske i transkriptomske (i epitranskriptomske) promjene, dinamiku mikrobioma posade i svemirske letjelice, proteomske i metaboličke promjene u sekretomu i egzosomima, mitohondrijske odgovore, etička razmatranja, protumjere za ublažavanje štete koju svemirsko okruženje nanosi tijelu. 

Razumijevanje zdravstvenih rizika povezanih s istraživanjem svemira ključno je za pripremu dugotrajnih, lunarnih i potencijalno marsovskih misija 📷 Science Media Centre
Razumijevanje zdravstvenih rizika povezanih s istraživanjem svemira ključno je za pripremu dugotrajnih, lunarnih i potencijalno marsovskih misija Science Media Centre

Skupovi podataka, alata i resursa, objedinjeni u SOMA-i, uvjereni su autori istraživanja, mogu pomoći u boljem praćenja zdravlja i ublažavanju rizika povezanih s budućim misijama na Mjesec i Mars.