從太空返回地球後，宇航員與留在地球的雙胞胎兄弟之間無長期和重大表觀遺傳差異

從太空返回地球後，宇航員與留在地球的雙胞胎兄弟之間無長期和重大表觀遺傳差異(Credit:Johns Hopkins Medicine)
（神秘的地球uux.cn報道）據EurekAlert!：在一項具有裏程碑意義的研究中，一群美國科學家（包括約翰.霍普金斯的研究人員）發現，在國際空間站待了一年的宇航員Scott Kelly與其留在地球的雙胞胎兄弟Mark之間無長期和重大的表觀遺傳差異。 科學家表示，對於太空旅行對人類基因組的影響，該研究能為我們帶來何種結論尚不明確。如果能對登上太空的其他宇航員開展研究，就能幫助科學家們進行預測，了解他們在漫長的太空之旅中可能會遇到哪些類型的醫療風險。畢竟太空中的引力比地球小，而且人體會暴露在有害的紫外線中，同時還麵臨著其他健康風險。
“這是研究人類基因組在太空的表現的開端。”約翰.霍普金斯大學醫學、生物醫學工程和心理健康學彭博傑出教授、醫學博士Andrew Feinberg說，“我們開發出了進行此類人類基因組研究的方法，今後我們應該開展更多研究，探索人類在進入太空後身體會發生怎樣的變化。”
表觀遺傳變化涉及DNA的化學“調整”，可影響基因活性。但這些變化不會影響基礎遺傳密碼本身，而是會影響基因在執行蛋白編碼指令時的讀取或表達的時間和方式。當表觀遺傳變化發生在錯誤的時間或身體部位時，這種變化過程也會在錯誤的時間和身體部位開啟或關閉基因。
長久以來，科學家一直在監測和研究太空旅行對宇航員的生理影響。但是，大多數宇航員的航天任務時間為六個月或更短，而非像登陸火星或其他地方那樣需要較長的時間。
Feinberg指出，同卵雙胞胎在本質上具有相同的遺傳物質，能在其中一位登上太空而另一位留在地球時對他們的生理和基因組變化進行對比，這是一個重要而且極為難得的機會。
“由於我們的研究對象隻有兩人，因此不能直接判定這些變化是由太空旅行本身造成的，”Feinberg表示，“我們需要開展更多有關宇航員的研究才能得出此等結論。”
該研究已在4月12日的《科學》雜誌上發表，據其描述，在Scott執行為期一年的航天任務之前、期間和之後共達27個月的不同時間點，科學家分別收集了Scott Kelly和Mark Kelly的血液樣本、生理數據和認知測量結果。Scott執行任務期間的樣本於從地球運送的貨物抵達聯盟號火箭時在空間站收集，並於當天通過該火箭運回地球，以便在48小時內進行處理。
Feinberg和前博士後學生Lindsay Rizzardi重點研究了Scott和Mark的基因組表觀遺傳變化。
具體而言，Feinberg及其團隊檢驗了從Mark和Scott的血液中分離出的兩種白細胞（CD4+和CD8+）。他們重點觀察了表觀遺傳標記，這些標記包括被稱為“甲基基團”的化學修飾，而甲基基團在“甲基化”過程中附著到DNA上。
總體而言，他們發現Mark和他那位登上太空的雙胞胎兄弟的DNA表觀遺傳變化並無多少差異。在Scott執行任務期間，雙胞胎的總甲基化率之差低於5%。差異最大時發生在執行任務的第九個月，當時Scott的DNA甲基化率為79%，Mark的則為83%。
雙胞胎基因組的甲基化改變部位有所不同。例如，科學家們發現，在Scott登陸太空期間，其基因附近的甲基化改變涉及到了免疫係統反應，但Mark的並沒有。這與參與當前研究的其他研究人員提供的數據具有相關性，他們發現Scott與炎症相關的某些生化指標增加，但Mark的沒有。
“Mark和Scott的表觀基因組未出現大量破壞的情況，這是一個令人振奮的結果。”Rizzardi表示，“由於研究對象隻有兩人，我們無法肯定地得出關於太空旅行對基因組的影響的結論。但這些研究結果為我們提供了線索，了解到在未來的宇航員研究中應當更側重哪些方麵。”科學家還發現，Scott眼球的形狀在太空飛行過程中發生了變化，包括視神經變厚、眼球周圍的脈絡膜折疊。這些變化通常會影響視力，其他男性宇航員身上也曾出現，但尚未出現在女性身上。科學家還觀察到，Scott在太空飛行過程中出現了認知變化和壓力增加，這可能不僅僅是太空飛行所致。
此項研究為預測宇航員在執行長期任務時的基因相關功能和生理功能奠定了基礎。“如果我們能預測到會發生什麽，就可以預見到宇航員可能會遇到的健康問題，並確保在其執行任務期間可隨時獲得藥物和其他補救方法。”Feinberg說。
相關報道：人類基因組學和生理學的終極前沿 對NASA孿生兄弟的研究結果
（神秘的地球uux.cn報道）據EurekAlert!：一項新的研究詳述了NASA曆時最長的人類在太空中飛行會對健康產生何種影響，該研究將在太空軌道中待了近1年之久的宇航員Scott Kelly與他待在地球上的孿生兄弟Mark Kelly進行了比較。作者說，結果表明，Scott的健康沒有發生明顯的變化。然而，這些結果開始填補了有關在太空逗留6個月以上的宇航員可能會有的健康後果的空白；然而還不清楚的是，在Scott Kelly返回地球時他身上持續存在的任何改變是否隻與太空飛行有關或它們會持續多久。與太空飛行相關的風險包括與輻射和微重力的接觸；然而，當長期逗留於太空時，這些風險影響健康的方式則一直不為人知。
Francine Garrett-Bakelman和同事利用這一機會對此進行了研究，因為Scott Kelly花了一年的時間駐守在位於太空的國際空間站（International Space Station，或ISS），而他的孿生兄弟——前宇航員Mark Kelly則留守在地球表麵作為對照。在Scott長達1年的ISS飛行使命之前、之中和之後，Garrett-Bakelman等人用一種多組學整合、分子、生理和行為學方法來評估Kelly兄弟的情況。在Scott逗留於ISS時采集的他的生物樣品或是被冷凍並在之後送回地球或是立刻通過聯盟號（Soyuz）補給火箭送回地球進行處理。分析發現了Scott和他孿生兄弟相比所發生的幾個變化，其中有些變化在他離開太空軌道後持續存在。這些變化包括DNA甲基化呈現小幅（不到5%）差異。同樣地，Scott的某些基因表達（尤其是那些與免疫係統相關的基因表達）有了改變，盡管這些基因表達在太空飛行之後6個月時逾9成恢複到正常水平。Scott眼球形狀被報告發生變化，其中包括視網膜神經增厚；一係列測試還檢測到Scott的某些認知能力下降。作者強調，這些變化可能並不能隻歸因於太空飛行。作者還強調了本研究的樣本量及作為未來研究基線的效用有限。
然而，Markus Löbrich在一則相關的《視角》文章中寫道，就為長期太空飛行對人類潛在風險建立一個基礎知識庫而言，“毫無疑問，Garrett-Bakelman等人的研究所代表的絕非人類在這方麵的努力隻邁出了一小步。”

(责任编辑：嶽陽市)