211service.com
De eerste studie van een tweeling in de ruimte lijkt goed nieuws voor een reis naar Mars
NASA | Afbeelding bewerkt door MIT Technology Review
Drie jaar geleden kwam de Amerikaanse astronaut Scott Kelly terug naar de aarde. Zijn terugkeer uit het internationale ruimtestation op 1 maart 2016 maakte een einde aan zijn US-record-setting run van 340 dagen in de ruimte onder een medische microscoop. Zijn tweelingbroer, Mark Kelly (die astronaut was geweest), stond hier op aarde onder soortgelijke controle. Het paar bood een unieke kans om te onderzoeken hoe het menselijk lichaam reageert op lange perioden in de ruimte - en gaf ons een glimp van wat er zou kunnen gebeuren tijdens reizen naar bijvoorbeeld Mars.
Nu, meer dan drie jaar later, krijgen we eindelijk een duidelijk beeld van wat microzwaartekracht, straling en de ruimteomgeving met het lichaam van Scott hebben gedaan. De eerste resultaten, vandaag gepubliceerd in Science door tientallen onderzoekers van over de hele wereld, veelbelovend voor de toekomst van de mensheid in de ruimte. Het is overwegend zeer goed nieuws voor ruimtevluchten en degenen die geïnteresseerd zijn om zich bij de astronauten aan te sluiten, zegt Cornell-professor Chris Mason, hoofdonderzoeker van de NASA Twins Study. Hoewel het lichaam een buitengewoon aantal veranderingen ondergaat, vertoont het ook een buitengewone plasticiteit bij het terugkeren naar een normale aardse staat.
De studie keek naar een aantal biologische markers, van het immuunsysteem (het functioneerde op dezelfde manier als op aarde) tot de vorm van de oogbollen (de netvlieszenuw van Scott verdikt). Maar twee van de opvallende resultaten kwamen van een nadere beschouwing van DNA en genexpressie.
NASA
Susan Bailey en haar collega's van de Colorado State University concentreerden zich op het observeren van de lengte van de telomeren van Scott Kelly en het bijbehorende enzym, telomerase. Telomeren bevinden zich aan de uiteinden van het DNA, en hun lengte staat in het algemeen voor leeftijd en gezondheid. Dingen als veroudering, stress en straling kunnen ervoor zorgen dat ze krimpen.
Omdat ruimtevluchten mensen blootstellen aan zowel stress als straling, verwachtten de onderzoekers dat zijn telomeren korter zouden worden. Het was precies het tegenovergestelde, zegt Bailey. Zodra onze eerste monsters [werden genomen] tijdens de vlucht, ongeveer twee weken nadat hij daar was, zagen we aanzienlijk langere telomeren in Scott dan hij had voordat hij ging.
En de trend hield aan gedurende Kelly's hele tijd op het ruimtestation. Over het algemeen werden zijn telomeren met ongeveer 14,5% verlengd.
Dus wat betekent dat? Denk niet dat we plotseling de fontein van de jeugd in de ruimte hebben gevonden. Binnen een week na zijn terugkeer werden zijn telomeren aanzienlijk korter. Ze zijn heel, heel specifiek voor ruimtevluchten en zeer snelle soorten veranderingen, waardoor we echt ons hoofd moesten krabben over wat in de wereld zoiets zou kunnen veroorzaken, zegt Bailey. De gemiddelde telomeerlengte van Scott Kelly werd binnen zes maanden weer normaal, maar een abnormaal hoog aantal korte telomeren dat zich bij zijn terugkeer naar de aarde vormde, bleef in zijn lichaam achter.
Een belangrijk stuk ontbrekende gegevens is het creëren van een deel van het mysterie waarom dit is gebeurd. De gegevens over telomerase, het enzym dat verband houdt met de lengte van telomeren, kwamen niet terug in het laboratorium. Terwijl de monsters van Kelly's lichaam in de ruimte de onderzoekers in minder dan 48 uur bereikten, was de omgeving op de tocht naar het laboratorium niet goed genoeg gecontroleerd om te voorkomen dat de telomerase-activiteit verloren ging. Teruggaan naar de aarde in een Sojoez-capsule staat niet gelijk aan perfecte laboratoriumomstandigheden.
De andere grote verandering werd gevonden in de genexpressie van Scott Kelly, of de manier waarop DNA cellen aanstuurt om componenten zoals eiwitten te maken.
De onderzoekers zagen tijdens de vlucht veel genen uit- en weer inschakelen, vooral die met betrekking tot de bloedsomloop en het immuunsysteem. Deze veranderingen duiden op hoe het lichaam zich probeert aan te passen aan de ruimte.
Mason zegt dat ze in de eerste helft van de missie zagen dat bijna 1.500 genen hun expressie veranderden. In de tweede helft van de missie veranderden er zes keer zoveel. Dit suggereert dat het menselijk lichaam veranderingen ondergaat gedurende zijn tijd in de ruimte, en niet alleen wanneer het aankomt.
Net als bij de telomeerresultaten, keerden de meeste veranderingen in genexpressie zichzelf terug nadat Scott Kelly thuiskwam. Enkele honderden genen lijken zich echter hun tijd in de ruimte te hebben herinnerd en de verschuivingen vast te houden.
Of dat veel is – en wat de directe effecten op de gezondheid zijn – weten we alleen nog niet. Voor de meeste cijfers in de krant is er geen vergelijkingspunt. Het is analoog aan de allereerste keer dat we iemands bloeddruk hebben gemeten, zegt Mason. We wisten niet wat de werkelijke referentienummers waren totdat we meer mensen begonnen te meten.
Hoewel hij enorm veel meer gegevens over zijn gezondheid heeft dan de meeste mensen ooit kunnen dromen, vertelde Scott Kelly aan MIT Technology Review dat hij niet van plan is om op basis van deze informatie extra actie te ondernemen. Hij voelde zich onwel direct nadat hij geland was, zoals de meeste astronauten doen, maar hij merkt nu niet veel verschil in zijn gezondheid. Ik voel me een beetje anders dan toen ik begon, maar dat komt waarschijnlijk omdat, weet je, ik vier jaar ouder ben, zegt hij.
De volgende stappen voor Bailey's team zijn om betere testmethoden te ontwikkelen voor het observeren van telomerase-activiteit, hetzij op het internationale ruimtestation of terug op aarde. Mason kijkt ook naar technologie die gericht is op het wegnemen van de tijdsdruk op de monstertransportstap. Zijn team voerde zelfs de eerste DNA-sequencing op het ISS en lijkt dit verder te bevorderen. De meeste andere teams hopen op een grotere steekproefomvang en mogelijk langere tests. Eén astronaut is niet genoeg om definitieve conclusies te trekken, dus onderzoekers zoals Mason zullen extra astronauten bestuderen tijdens tests van twee maanden, zes maanden en een jaar. Die missies hebben echter niet het voordeel van een op de grond gebaseerde tweeling ter vergelijking.
[Astronauten] hebben de keuze om een menselijk onderzoekssubject te zijn, zegt Kelly. Je kunt er wel of niet voor kiezen om de wetenschap wel of niet te doen. Maar zo weinig mensen reizen naar de ruimte, en het idee is dat we er zijn voor de wetenschap. Ik denk dat het een beetje je plicht is om je aan te melden voor al deze dingen.