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雙胞胎宇航員研究揭示空間旅行壓力

來源:中國科學報 作者: 2017-2-7

摘要: NASA宇航員Scott Kelly (左)與Mark Kelly。圖片來源:Pat Sullivan/AP Photo來自美國宇航局(NASA)史無前例的雙胞胎研究的初步結果,詳細分析了宇航員Scott Kelly(曾在太空中連續停留近一年時間)及其同卵雙生兄弟Mark Kelly之間的遺傳學差異。在Scott進入太空之前、期間和之后進行的測量揭示了其基因表達、脫氧核糖核......


NASA宇航員Scott Kelly (左)與Mark Kelly。

圖片來源:Pat Sullivan/AP Photo

來自美國宇航局(NASA)史無前例的雙胞胎研究的初步結果,詳細分析了宇航員Scott Kelly(曾在太空中連續停留近一年時間)及其同卵雙生兄弟Mark Kelly之間的遺傳學差異。在Scott進入太空之前、期間和之后進行的測量揭示了其基因表達、脫氧核糖核酸(DNA)甲基化和其他生物學標記發生的變化,而這很有可能歸因于他在軌道上度過的時光。

紐約市維爾康奈爾醫學院遺傳學家Christopher Mason指出,從雙胞胎的染色體長度到他們腸道中的微生物,“幾乎每個人都報告說看到了差異。”Mason和其他項目科學家在1月26日于得克薩斯州加爾維斯頓召開的NASA人類研究計劃的一次會議上報告了初步研究結果。Mason說:“這些數據是如此新鮮,以至于它們中的一部分來自于測序機器之外。”

Scott去年3月結束了在國際空間站為期約一年的任務并返回地球,他這次任務中的一項重要內容就是參與這項雙胞胎研究。科研人員在Scott執行這次任務之前、期間和之后,采集了他的血液等生物樣本,然后與從Mark身上采集的樣本進行對比,分析太空飛行對人類遺傳物質和腸道微生物等多方面的影響。

NASA近日公布的初步研究結果中已有不少發現,如在太空執行任務期間,Scott的染色體端粒與Mark相比變得更長,這與此前科研人員的預計恰恰相反。但是在Scott返回地面后,端粒長度很快恢復到太空飛行前水平。端粒是染色體末端的結構,被認為與人類壽命有關。為進一步了解太空飛行對人類染色體端粒的影響,科研人員已對另外一些宇航員展開相關研究。

另外,Scott與Mark之間在基因表達方面也出現明顯差異。雖然同卵雙胞胎有同樣的基因組,但由于環境差異等原因,各種基因的表達程度會不同,從而導致生理差異。在地球上,飲食和睡眠等方面的環境不同會導致同卵雙胞胎之間出現這種差異,但Scott與Mark之間表現出了比通常情況更為明顯的差異。研究人員認為這或許與Scott在太空中長期食用冷凍干燥食品以及在太空漂浮狀態睡眠有關。

NASA稱,對這項雙胞胎研究所獲數據的分析還需相當長時間,由于相關數據涉及個人隱私等問題,最終可能不會公布完整數據。

Scott與Mark出生于1964年2月21日,都曾是宇航員,現在都已退役。Scott的太空經歷更豐富,在太空執行任務時間共計520天,是在太空停留時間最長的美國宇航員。Mark則在2001年至2011年間執行過4次共計54天的太空飛行任務。由于這對兄弟有相同基因組以及相似生活經歷,NASA專門設計了這項雙胞胎研究,相關結果有助于人類深入探索太空。

個性化醫療有望為NASA在長時間宇宙航行中如何保持宇航員身體健康提供幫助,其中包括未來的火星探測之旅。例如,美國國家科學、工程和醫學院在1月6日表示,NASA打算利用基因測試篩查宇航員候選者的癌癥易感性。

無論如何,這項研究可謂是迄今為止進行的最為細致的分子分析工作,并涉及了一些最嚴苛的環境。項目組成員之一、馬里蘭州巴爾的摩市約翰斯霍普金斯大學醫學院遺傳學家Andrew Feinberg表示:“這項研究最重要的是表明了我們有能力完成這樣的工作。”他說:“我不認為人們會以為在太空中對宇航員進行基因組學研究是非常容易的。”



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