Uno studio della NASA rivela la resilienza del corpo umano nello spazio. I risultati del famoso Twins Study della NASA, svoltosi dal 2015 al 2016, sono stati pubblicati nei giorni scorsi sulla rivista Science. La sperimentazione rivela alcuni dati interessanti, sorprendenti e rassicuranti su come un corpo umano si è adattato e ha recuperato dall’ambiente estremo dello spazio.
Lo studio Twins fornisce la prima visione biomolecolare integrata sul modo in cui il corpo umano risponde all’ambiente spaziale e funge da trampolino di lancio genomico per capire meglio come mantenere la salute dell’equipaggio durante le spedizioni umane sulla Luna e su Marte.
I gemelli Kelly
Gli astronauti della NASA in pensione Scott Kelly e il suo stesso gemello Mark, hanno partecipato alle indagini condotte dal Human Research Program della NASA. Mark ha fornito una base per l’osservazione sulla Terra e Scott ha fornito un caso di test comparabile durante i 340 giorni trascorsi nello spazio a bordo della Stazione Spaziale Internazionale per le spedizioni 43, 44, 45 e 46. Scott Kelly è diventato il primo astronauta americano a trascorrere quasi un anno nello spazio.
“Lo studio dei gemelli è stato un passo importante verso la comprensione dell’epigenetica e dell’espressione genica nei voli spaziali umani”, ha dichiarato J.D. Polk, responsabile salute e medico presso la sede della NASA. “Grazie ai fratelli gemelli e ad un gruppo di investigatori che hanno lavorato instancabilmente insieme, i preziosi dati raccolti dallo studio dei gemelli hanno contribuito a informare la necessità di una medicina personalizzata e il suo ruolo nel mantenere gli astronauti sani durante l’esplorazione dello spazio profondo.”
Le prossime missioni umane sulla Luna e su Marte
I risultati chiave dello studio dei gemelli della NASA includono risultati relativi ai cambiamenti di espressione genica, alla risposta del sistema immunitario e alla dinamica dei telomeri. Altri cambiamenti annotati nella carta integrata includono cromosomi rotti che si riorganizzano in inversioni cromosomiche e un cambiamento nella funzione cognitiva. Molti dei risultati sono coerenti con i dati raccolti in studi precedenti e altre ricerche in corso.
I telomeri nello spazio
I telomeri nei globuli bianchi di Scott, che sono biomarcatori dell’invecchiamento alla fine dei cromosomi, erano inaspettatamente più lunghi nello spazio, quindi più corti dopo il suo ritorno sulla Terra con una lunghezza media dei telomeri che tornava alla normalità dopo sei mesi. Al contrario, i telomeri di suo fratello sono rimasti stabili per tutto il periodo. Poiché i telomeri sono importanti per la stabilità genomica cellulare, sono previsti ulteriori studi sulla loro dinamica per le future missioni di un anno per verificare se i risultati siano ripetibili per le missioni di lunga durata.
Il sistema immunitario e l’espressione genica
Una seconda scoperta chiave è che il sistema immunitario di Scott ha risposto in modo appropriato nello spazio. Ad esempio, il vaccino antinfluenzale somministrato nello spazio ha funzionato esattamente come fa sulla Terra. Un sistema immunitario pienamente funzionante durante le missioni spaziali di lunga durata è fondamentale per proteggere la salute degli astronauti dai microbi opportunistici nell’ambiente spaziale.
Un terzo risultato significativo è la variabilità nell’espressione genica, che riflette come un corpo reagisce al suo ambiente. Nello spazio, i ricercatori hanno osservato i cambiamenti nell’espressione dei geni di Scott, con la maggioranza che tornava alla normalità dopo sei mesi sulla Terra. Tuttavia, una piccola percentuale di geni relativi al sistema immunitario e alla riparazione del DNA non è tornata alla linea di base dopo il suo ritorno sulla Terra. Inoltre, i risultati hanno identificato i geni chiave da utilizzare per monitorare la salute dei futuri astronauti e potenzialmente sviluppare contromisure personalizzate.
” Durante il volo spaziale avvengono una serie di cambiamenti fisiologici e cellulari”, ha detto Jennifer Fogarty, capo scienziato del Human Research Program presso il Johnson Space Center della NASA a Houston. “Abbiamo solo scalfito la superficie della conoscenza del corpo nello spazio. Lo studio dei gemelli ci ha fornito la prima visione molecolare integrata dei cambiamenti genetici e ha dimostrato come un corpo umano si adatta e rimane robusto e resiliente anche dopo aver trascorso circa un anno a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. I dati acquisiti da indagini integrate come lo studio dei gemelli della NASA saranno esplorati per gli anni a venire.”
L’assenza di peso e le radiazioni spaziali
Scott ha partecipato a numerosi studi biomedici, compresa la ricerca su come il corpo umano si adatta ai pericoli noti, come l’assenza di peso e le radiazioni spaziali. Nel frattempo, Mark ha partecipato a studi paralleli sulla Terra per aiutare gli scienziati a confrontarsi e gli effetti dello spazio su un corpo fino al livello cellulare. I risultati rappresentano 27 mesi di raccolta dei dati.
Lo studio dei gemelli ha contribuito a stabilire un quadro di ricerca collaborativa che funge da modello per la futura ricerca biomedica.
Supportati da 84 ricercatori in 12 sedi in otto stati, i dati di questo complesso studio sono stati convogliati in uno studio inclusivo, fornendo la visione molecolare più completa e integrata fino ad oggi di come un umano risponde all’ambiente spaziale. Sebbene sia significativo, è difficile trarre conclusioni per tutti gli umani o futuri astronauti da un singolo soggetto.
Lo studio Omics
“A nostra conoscenza, questo team di team ha condotto uno studio senza precedenti nel suo campo d’azione attraverso i livelli della biologia umana: dall’analisi molecolare delle cellule umane e del microbioma alla fisiologia umana alla cognizione”, ha detto Craig Kundrot, direttore, Space Life e Physical Sciences Divisione Ricerca e Applicazione presso la sede della NASA. “Questo documento è il primo rapporto di questo studio altamente integrato iniziato cinque anni fa quando i ricercatori si sono riuniti per la prima volta. Attendiamo con ansia la pubblicazione di ulteriori analisi e studi di follow-up con i futuri membri dell’equipaggio, mentre continuiamo a migliorare la nostra capacità di vivere e lavorare nello spazio e avanzare verso la Luna e Marte”.
Gli aspetti unici dello studio Twins hanno creato l’opportunità per la ricerca genomica innovativa, spingendo la NASA in un’area di ricerca sui viaggi spaziali che coinvolge un campo di studio noto come “omics”, che integra più discipline biologiche. Gli effetti a lungo termine della ricerca, come l’indagine sui telomeri, continueranno a essere studiati.
Guarda il video che illustra lo studio
