Астронавти-близнюки і вплив космосу на здоров'я

Астронавти-близнюки Скотт (ліворуч) і Марк (праворуч) Келлі.

На зустрічі дослідників Програми з вивчення людини (Human Research Program) в НАСА представили попередні результати проекту Twin Study. Це дослідження було присвячене впливу тривалих космічних польотів на здоров'я. У програмі взяли участь два астронавта-близнюки - Скотт (Scott Kelly) і Марк Келлі (Mark Kelly). Аналізи біологічного матеріалу близнюків показали, що за час, проведений на орбіті, в одного з них змінилася експресія генів та інші біологічні показники.

"У листопаді 2012 року, незабаром після того, як Скотта Келлі вибрали для річного польоту в космос, він запитав: а мій брат на Землі буде займатися чимось цікавим? Ми зрозуміли, що це унікальна можливість провести серію досліджень, тому що у нас є один близнюк у космосі, а інший - на землі ", - розповідає заступник керівника Програми з вивчення людини Крейг Кандрот (Craig Kundrot). Астронавти-близнюки мають практично ідентичні геноми і схожий життєвий досвід, тому фахівці НАСА вирішили взяти у братів проби біологічного матеріалу до і після закінчення польоту і порівняти їх. Крім зразків крові і сечі їх цікавили кишкова флора, фізіологія, поведінка і мислення.

26 січня в Галвестоні, штат Техас, вчені представили попередні результати дослідження. «Майже всі повідомляють, про те, що бачать відмінності», - зазначає один з членів наукової групи Крістофер Мейсон, генетик Медичної школи Вейл Корнелл (Weill Cornell Medicine) Корнеллського університету (Cornell University). «Дані такі свіжі, що частина досі надходить з секвенаторів», - говорить Мейсон.

Тепер перед дослідниками стоїть непросте завдання - зрозуміти, які зміни пов'язані з польотом у космос, а які з'явилися в результаті природних процесів. А оскільки близнюків всього двоє, з отриманих даних не можна робити висновки про людей в цілому. Але це не означає, що експеримент був марним: в ході Twin Study фахівцям НАСА вдалося провести дуже докладний аналіз експресії генів. «Найважливіше - показати, що ми можемо це зробити, - пояснює член наукової групи Ендрю Файнберг (Andrew Feinberg). - Не думаю, що люди розуміли, що вивчати геноміку астронавтів у космосі так просто».

Під час місії 2015 - 2016 років Скотт Келлі провів у космосі 340 діб. Його брат Марк з 2001 по 2011 рік налітав на шаттлах 54 дні. Аналіз довжини теломер - кінцевих ділянок хромосом - близнюків показав, що за час останньої місії теломери Скотта стали довшими, ніж у брата. «Це повна протилежність тому, чого ми очікували», - зізнається Сьюзан Бейлі (Susan Bailey), фахівець з радіаційної біології Державний університет Колорадо у Форт-Коллінсі (Colorado State University). Однак вчені не помилилися, їх результати підтвердила інша лабораторія. Коли Скотт Келлі повернувся на Землю, його теломери досить швидко повернулися до четвертого рівня. Фахівці НАСА мають намір з'ясувати, в чому справа. Вони почали окреме дослідження за участю інших астронавтів, очікується, що цей експеримент завершиться в 2018 році.

За рік у Скотта кількість метильованої ДНК знизилася, а у Марка навпаки, зросла. Після того, як місія завершилася, показники обох чоловіків повернулися до колишнього рівня. Що це означає, вченим поки не ясно. Крім того, наукова група Мейсон повідомляє, що у близнюків змінилася експресія генів. На Землі таке трапляється часто і, як правило, пов'язано з перебудовою умов середовища, наприклад, зі зрушенням режиму дня. Але у Скотта відхилення перевищили норму.

Статті з результатами дослідження ми дочекаємося не скоро, і ймовірно, частина даних взагалі не викладуть у відкритий доступ. Тепер братам Келлі належить переглянути всю інформацію, щоб не допустити до публікації конфіденційні відомості.

Метилювання ДНК - модифікація молекули ДНК без зміни самої нуклеотидної послідовності. Вона полягає в приєднанні до специфічної ділянки ДНК метильної групи. Метильований нуклеотид може потім окислюватися особливими ферментами, що в кінцевому підсумку призводить до його деметилування. Метилювання ДНК вважається переважно притаманним еукаріотам. У людини метильовано близько 1% геномної ДНК.