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NASA双胞胎研究:揭露太空飞行对人类身体的影响

时间:2017-03-13  来源: 文本大小:【 |  | 】  【打印

美国航天员马克-凯利(Mark Kelly)和斯科特-凯利(Scott Kelly)是同卵双胞胎,也是美国航空航天局(NASA)双胞胎研究的测试对象。NASA双胞胎研究是一项独特的研究,旨在探究航天飞行如何影响人类身体。斯科特-凯利在国际空间站(ISS)呆了340天,而他的双胞胎哥哥仍然在地球上,成为地面上的对照测试者。自从斯科特-凯利去年三月返回地球后,十个研究团队一直在这次航天旅程之前、期间和之后分析从这两名双胞胎体内收集的生物学样品。今年在美国德克萨斯州举行的NASA人类研究计划年度研究员研讨会(2017年1月23日~1月27日)上,首次发布了初步的结果。

Mike Snyder发现Scott体内脂质水平有所变化,表明可能有炎症的存在。此外,Mark体内吲哚丙酸-3(IPA)百分比有所增长,吲哚丙酸-3是肠道细菌代谢物,且可能作用于脑部抗氧化治疗。IPA还有助于维持胰岛素正常水平,调节血糖。

Susan Bailey主要关注端粒和端粒酶,过去人们一直认为染色体端粒会随着一个人的生命进程而变短,即越老越短。太空飞行带来的时空压力本应使端粒加速变短,但事实上,它不仅变长,而且还具备了收缩弹性。这可能是在太空中加强了锻炼,减少了热量摄取的结果。在Scott返回地球后,端粒继续变长。此外,双胞胎体内的端粒酶同时在11月增长,这可能与其重大家庭事件有关。

MathiasaBasner研究航天员在太空的认知能力变化,着重比较航天员执行12个月任务与6个月任务的差异。在一年期任务中,航天员反应速度与准确率有轻微下降,但目前数据尚不足以证实航天任务时间从6个月变成12个月会对认知能力造成影响。

Scott亲自进行了生化指标研究中,在任务的下半年,骨质生成下降,通过观察C反应蛋白水平,在Scott返回地球后可能爆发炎症,这可能与进入大气层和降落时候的压力有关。应激激素皮质醇在全年任务期间都低于正常水平,这种激素与骨骼和肌肉健康有关。

Fred Turek研究胃肠道微生物组学。可能是因为不同的饮食和环境因素,双胞胎的病毒、细菌和真菌在任何时间都存在差异。在Scott的消化道中,两个占主导地位的细菌类型---厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)---的比例发生重大的变化,然而马克-凯利仅发生微小的波动。在这两种情形下,斯科特-凯利的测量数据在他返回地球后不久就恢复到航天飞行前的水平。

Emmanuel Mignot专注于免疫研究,研究注射流感疫苗前后身体的变化。注射后,个性化T细胞受体产生,双胞胎体内T细胞受体均呈增加状态。

Chris Mason主要进行双胞胎白细胞内DNA/RNA基因组测序。目前,全基因组测序已经完成,结果显示双胞胎基因组内分别都有数以百计的突变,均属于正常变异。RNA转录组测序显示,双胞胎之间已有20万个RNA分子呈现差异。研究将重点关注Scott在太空中是否有“太空基因”被激活。

Andy Feinberg研究表观基因组学,即环境如何影响基因表达。Scott白细胞DNA中甲基化水平在飞行期间有所下降,包括基因调节瑞粒,在返回地球后恢复。Mark白细胞DNA中甲基化水平在研究中期增加,在研究后期恢复。结果显示,不管是在地球还是在太空,当环境发生变动,基因更容易受到影响。

NASA及其合作伙伴将通过进一步对这些初步结果进行研究,结合其他生理、心理和技术调查,继续确保航天员安全高效的承担未来太空探索任务。

 

同卵双胞胎Scott和Mark Kelly是NASA双胞胎研究对象。Scott(左)和Mark(右)分别在太空和地球停留一年时间,研究太空飞行对人类身体的影响。

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