具有历史意义的NASA双胞胎研究调查了相同的双胞胎宇航员Scott和Mark Kelly,并提供了有关在太空度过的健康影响的新信息。科罗拉多州立大学教授苏珊·贝利(Susan Bailey)是来自12所大学的80多名科学家之一,他们对课本实验进行了研究。马克留在地球上,而斯科特(Scott)绕高空轨道运行了近一年。这项巨大的努力是由NASA的人类研究计划进行协调的。
Bailey继续她的NASA研究,现在与来自数十个学术,政府,航空航天和工业团体的200多名研究人员一起,于11月25日在五种Cell Press期刊上发表了30篇科学论文的一揽子论文。
近期在CSU获得细胞和分子生物学博士学位的Jared Luxton是其中两项研究的第一作者。他现在是柯林斯堡美国农业部的数据科学家。
这项研究(包括一份涵盖研究人员对太空飞行基本特征的了解的总体论文)代表了有史以来规模最大的一组太空生物学和宇航员健康影响数据。
对于Bailey来说,这也是标志着与NASA多年合作的里程碑,其中包括她在基础辐射研究中的领导作用,并有幸被选为Twins研究和涉及宇航员的并行研究项目的研究人员。在这段时间内,她实验室中的几位研究生在她的指导下获得了博士学位。
Bailey说:“我们现在有一个可以继续发展的基础,我们知道未来航天员会寻找的东西,包括端粒长度变化和DNA损伤反应。” “展望未来,我们的目标是更好地了解潜在的机制,人体长时间太空飞行中发生的事情以及人与人之间的变化情况。并非每个人的反应方式都一样。这就是很好的方法之一在这些研究中要有更多的宇航员。”
研究染色体末端,对衰老有影响
Bailey是端粒和辐射引起的DNA损伤的专家,这是Twins研究发表时在全世界引起广泛关注的研究领域。在这项研究中,她和她的研究小组发现,斯科特的白细胞中的端粒在太空中的时间更长,随后在他回到地球后又恢复了正常的长度。
端粒是染色体末端的保护性“帽”,随着年龄的增长而缩短。端粒长度的巨大变化可能意味着一个人有加速衰老的风险,或者伴随着年龄增长而罹患的疾病,例如心血管疾病和癌症。
在最新的研究中,Bailey,Luxton,高级研究员Lynn Taylor及其团队研究了10名无关的宇航员,包括CSU校友Kjell Lindgren博士,并将结果与凯利双胞胎的发现进行了比较。研究人员没有为所有机组人员获取机上血液和其他样本,但是贝利说,他们确实在所有人航天飞行之前和之后都有血液样本。
调查涉及宇航员,他们在低地球轨道的国际空间站上呆了大约六个月,该轨道受到保护,免受某些空间辐射的影响。尽管有这种保护,科学家们发现了DNA损伤的证据,这可能是潜在的健康影响的警告信号。
氧化应激的新发现
在这些新发现中,研究小组发现,太空飞行过程中的慢性氧化应激导致了他们观察到的端粒延长。他们还发现,航天员在太空飞行后通常拥有比以前更短的端粒。该团队还观察到了个人反应的差异。
为了对这些发现有更多的了解,Bailey的团队还研究了对Mt. 珠穆朗玛峰,地球上的极端环境。非攀爬双胞胎的海拔较低,包括科罗拉多州的博尔德。值得注意的是,研究小组发现了类似的证据表明登山者存在氧化应激和端粒长度变化。
威尔·康奈尔大学医学系副教授,贝利大学合著者克里斯托弗·梅森(Christopher Mason)对该山进行了基因表达分析。珠穆朗玛峰的登山者。他发现了端粒长度维持的依赖端粒酶的,基于重组的途径的证据,已知该途径可导致更长的端粒。
Bailey说,当发生慢性氧化应激时,它会损害端粒。
她说:“正常的血细胞正在死亡,并试图生存。” “他们正在适应新的环境。一些细胞会激活另一条途径来保持其端粒的运转。这类似于某些肿瘤发生的情况。某些细胞是从该过程中产生的。这就是我们认为太空飞行也是如此。”
卢克斯顿说,上述机制-被称为端粒的替代性延长,或ALT-是一个出乎意料的发现。
他说:“您通常会在癌症或正在发育的胚胎中看到这种情况。”
照顾好端粒
与《双胞胎研究》的结论相似,贝利说,新发现对未来的太空旅行者在月球上建立基地或前往火星,甚至作为太空旅行者具有启示意义。长期探索任务将涉及保护地球之外的更多时间和距离。
尽管在太空中更长的端粒看起来是件好事,甚至可能是“青春的泉源”,但这位科学家说,她怀疑故事的结局有所不同。
她说:“受到空间辐射诱导的DNA损伤(例如染色体倒置)的细胞的寿命延长或永生,是增加患癌风险的良方。”
Bailey说,她和团队在太空飞行期间和之后观察到所有机组人员倒立的频率增加。
Bailey说:“端粒确实反映了我们的生活方式,无论是在地球上还是地球外。” “我们的选择确实会影响我们老化的速度或程度。重要的是要照顾好端粒。”