O estudo encontra diferenças epigenéticas não principais entre o astronauta do espaço e seu irmão gémeo vinculado a terra

Em um estudo do marco, um grupo de cientistas dos E.U. de Johns Hopkins, a Universidade de Stanford e outras instituições encontraram diferenças não duradouros, principais entre os epigenomes do astronauta Scott Kelly, que passaram um ano no espaço a bordo da estação espacial internacional, e seu irmão gémeo, Mark, que permaneceu na terra.

Os procedimentos de teste de Andrew Feinberg e de Lindsay Rizzardi para armazenar amostras de sangue no plano da microgravidade da NASA chamaram do “o cometa vómito.” Crédito: Medicina de Johns Hopkins

O que este estudo nos diz sobre os perigos da viagem espacial no genoma de uma pessoa não é claro, diz os cientistas, mas a pesquisa sobre astronautas adicionais no espaço poderia eventualmente ajudar cientistas a prever os tipos de riscos que médicos podem enfrentar nas viagens longas do espaço onde os povos experimentam menos gravidade do que na terra, na exposição às raias ultravioletas prejudiciais e nos outros riscos à saúde.

Este é o alvorecer da genómica humana no espaço. Nós desenvolvemos os métodos para fazer estes tipos de estudos genomic humanos, e nós devemos fazer mais pesquisa para tirar conclusões sobre o que acontece aos seres humanos no espaço.”

Andrew Feinberg, M.D., distinto professor de Bloomberg de medicina, da engenharia biomedicável e da saúde mental na Universidade Johns Hopkins

As mudanças epigenéticas envolvem “emendas químicas” ao ADN que pode influenciar a actividade de gene, mas as mudanças não afectam o código genético subjacente próprio. As mudanças afectam quando e como um gene é lido, ou expressado, para suas instruções da proteína-codificação. Quando as mudanças epigenéticas ocorrem na altura errada ou lugar, o processo pode girar genes de ligar/desligar na altura errada e lugar, demasiado.

Os cientistas têm monitorado e têm estudado por muito tempo os efeitos fisiológicos da viagem espacial em astronautas. Contudo, a maioria destes astronautas viajam em missões do voo espacial de seis meses ou menos, não nas missões mais longas exigidas para viajar a Marte ou em outra parte. Mais pesquisa é necessário compreender o impacto de missões longas do voo espacial no corpo humano, onde há mais exposição à radiação, a dieta restrita, a menos exercício, a uma mais baixa gravidade e aos ciclos interrompidos do sono.

Feinberg nota aquele que estuda os gêmeos idênticos - quem, por natureza, têm o mesmo material genético - era uma oportunidade importante e rara de comparar mudanças fisiológicos e genomic quando uma gêmea entrou no espaço e a outro permaneceu na terra. “Contudo, desde que nós temos somente dois povos em nosso estudo, nós não podemos dizer que estas mudanças são devido à viagem espacial própria,” dizemos Feinberg. “Nós precisamos mais estudos dos astronautas de tirar tais conclusões.”

Para o estudo, descrito na introdução do 12 de abril da ciência, de amostras de sangue recolhidas cientistas, de dados fisiológicos e de medidas cognitivas de Scott e de Mark Kelly em vários pontos do tempo sobre 27 meses antes, durante e depois da missão espacial de um ano de Scott. As amostras de Scott durante o vôo foram recolhidas na estação espacial quando as expedições da terra chegaram em um foguete de Soyuz e, esse mesmo dia, enviado de volta à terra no foguete de modo que as amostras pudessem ser processadas dentro de 48 horas.

Feinberg e estudante pos-doctoral anterior Lindsay Rizzardi, agora um cientista superior no instituto de HudsonAlpha para a biotecnologia, centrado sobre mudanças epigenéticas aos genomas de Scott e de Mark.

Especificamente, Feinberg e sua equipe examinaram dois tipos dos glóbulos brancos (CD4+ e CD8+) isolados do sangue de Mark e de Scott. Centraram-se sobre as marcas epigenéticas que consistem nas alterações químicas chamadas os grupos metílicos que são adicionados no ADN em um processo chamado methylation.

Totais, encontraram que aquele sobre apenas tantas como mudanças epigenéticas ocorreu no ADN vinculado a terra de Mark como em seu gêmeo do espaço-vôo. Havia uma diferença de menos de 5 por cento no methylation total entre os gêmeos durante a missão. A diferença a maior ocorreu nove meses na missão quando 79 por cento do ADN de Scott foram misturados, comparada com os 83 por cento de Mark.

Os lugar de mudanças do methylation no genoma eram diferentes para cada um gêmeo. Por exemplo, os cientistas encontraram mudanças do methylation perto dos genes envolvidos em respostas de sistema imunitário em Scott durante seu tempo no espaço, mas não em Mark. Isto correlacionado com os dados de outros pesquisadores envolvidos no estudo actual que encontrou aumentos em determinados marcadores bioquímicos associou com a inflamação em Scott mas não em Mark.

“Era encorajador ver que não havia nenhum rompimento maciço do epigenome em Mark ou em Scott,” diz Rizzardi. “Contudo, com os somente dois povos no estudo, nós somos limitados nas conclusões que nós podemos tirar sobre o efeito da viagem espacial no genoma. Mas os resultados dão-nos indícios ao que nós devemos examinar mais pròxima nos estudos futuros dos astronautas.”

No estudo actual, as amostras biológicas de Scott foram enviadas de volta à terra imediatamente, mas no futuro, os astronautas podem precisar de processar e armazenar amostras na nave espacial. Feinberg, Rizzardi e o cientista Brian Crucian da NASA desenvolveram instruções detalhadas para fazer experiências complicadas na microgravidade. Feinberg e Rizzardi viajaram por uma semana do “no cometa famoso vómito,” um plano que simulasse a ausência de peso, para testar seus protocolos para superar os desafios de recolher, de refinar e de armazenar amostras de sangue a bordo da estação espacial.

Dos estudos conduzidos por cientistas na Universidade de Stanford, a universidade estadual de Colorado, a Universidade de Cornell e outro, algumas dos resultados notáveis incluíram o alongamento de bordo dos telomeres, os endcaps protectores de Scott em cromossomas. O telomere que alonga, como relatado previamente, retornou ao normal quando Scott retornou à terra.

Além, mais de 90 por cento dos genes que mudaram níveis de actividade durante o vôo de Scott retornaram ao normal seis meses após o vôo. Contudo, as notas de Feinberg, estas mudanças não são indicativas do vôo espacial apenas, nem diferem do que pôde ocorrer normalmente.

Os cientistas igualmente encontraram que a forma do globo ocular de Scott mudada no curso do vôo, incluindo um nervo retina mais grosso e dobras na camada choroid que cerca o olho. Estas mudanças afectam tipicamente a acuidade visual e, dizem Feinberg, ocorreram em outros astronautas masculinos mas não em fêmeas. Os cientistas igualmente observaram mudanças cognitivas e aumentaram níveis de esforço em Scott durante o vôo, que, outra vez, não pode ser atribuído ao vôo espacial apenas.

Feinberg diz configurações deste estudo o fundamento fazer previsões sobre um astronauta função gene-relacionada e fisiológico durante uma missão a longo prazo: “Se nós conhecemos que o que a esperar, nós podemos antecipar problemas de saúde que os astronautas podem encontrar e se assegurar de que as medicinas e outros remédios sejam à mão durante uma missão.”

Source: https://www.hopkinsmedicine.org/