La ricerca della NASA rivela cosa succede al corpo umano nello spazio

I risultati dello storico Twins Study della NASA rivelano dati interessanti, sorprendenti e rassicuranti su come un corpo umano nello spazio si è adattato a quell’ambiente estremo

I risultati sono stati pubblicati su Science, che potete leggere qui.

Lo studio dei gemelli fornisce la prima visione biomolecolare integrata su come il corpo umano risponde all’ambiente del volo spaziale, e serve come trampolino di lancio genomico per capire meglio come mantenere la salute dell’equipaggio durante le spedizioni umane sulla Luna e su Marte.

Gli astronauti in pensione della NASA Scott Kelly e suo fratello gemello identico Mark, hanno partecipato all’indagine, condotta dal programma di ricerca umana della NASA. Mark ha fornito una linea di base per l’osservazione sulla Terra, e Scott ha fornito un banco di prova comparabile durante i 340 giorni che ha trascorso 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.

J.D. Polk, direttore sanitario e medico del quartier generale della NASA ha detto:

“Lo studio dei gemelli è stato un passo importante verso la comprensione dell’epigenetica e dell’espressione genica nel volo spaziale umano.

“Grazie ai fratelli gemelli e a un gruppo di ricercatori che hanno lavorato instancabilmente insieme, i preziosi dati raccolti dal Twins Study 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, mentre la NASA va avanti verso la Luna e viaggia verso Marte.”

I risultati chiave del NASA Twins Study includono risultati relativi ai cambiamenti di espressione genica, la risposta del sistema immunitario e la dinamica dei telomeri. Altri cambiamenti notati nel documento integrato 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 nei globuli bianchi di Scott, che sono biomarcatori di invecchiamento alla fine dei cromosomi, erano inaspettatamente più lunghi nello spazio e poi più corti dopo il suo ritorno sulla Terra con la lunghezza media dei telomeri tornando alla normalità sei mesi dopo. Al contrario, i telomeri di suo fratello sono rimasti stabili per tutto il periodo. Poiché i telomeri sono importanti per la stabilità genomica cellulare, ulteriori studi sulla dinamica dei telomeri sono previsti per le future missioni di un anno per vedere se i risultati sono ripetibili per le missioni di lunga durata.

Un secondo risultato chiave è che il sistema immunitario di Scott ha risposto adeguatamente nello spazio. Per esempio, il vaccino antinfluenzale somministrato nello spazio ha funzionato esattamente come 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 della nave spaziale.

Un terzo risultato significativo è la variabilità dell’espressione genica, che riflette come un corpo reagisce al suo ambiente e aiuterà a informare come l’espressione genica è legata ai rischi per la salute associati al volo spaziale. Mentre era nello spazio, i ricercatori hanno osservato cambiamenti nell’espressione dei geni di Scott, con la maggior parte che è tornata alla normalità dopo sei mesi sulla Terra.

Tuttavia, una piccola percentuale di geni legati 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 prendere di mira per monitorare la salute dei futuri astronauti e potenzialmente sviluppare contromisure personalizzate.

Jennifer Fogarty, capo scienziato dello Human Research Program al Johnson Space Center della NASA a Houston ha detto:

“Una serie di cambiamenti fisiologici e cellulari avvengono durante il volo spaziale.

“Abbiamo solo graffiato la superficie della conoscenza del corpo nello spazio. Il Twins Study ci ha dato la prima visione molecolare integrata dei cambiamenti genetici, e ha dimostrato come un corpo umano si adatta e rimane robusto e resistente anche dopo aver trascorso quasi un anno a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. I dati catturati da indagini integrate come il NASA Twins Study saranno esplorati per gli anni a venire.”

Parte della missione record di un anno, il NASA Twins Study ha incorporato 10 indagini per far avanzare la missione della NASA e beneficiare tutta l’umanità. Scott ha partecipato a una serie di studi biomedici, compresa la ricerca su come il corpo umano si adatta ai rischi noti, come l’assenza di peso e le radiazioni spaziali.

Intanto, Mark ha partecipato a studi paralleli sulla Terra per aiutare gli scienziati a confrontare gli effetti dello spazio su un corpo fino al livello cellulare. I risultati rappresentano 27 mesi di raccolta dati.

Il Twins Study ha contribuito a stabilire un quadro di ricerca collaborativa che serve come modello per la futura ricerca biomedica. I ricercatori principali della NASA e delle università di ricerca di tutta la nazione hanno avviato una condivisione di dati e scoperte senza precedenti.

Sostenuto da 84 ricercatori in 12 sedi in otto stati, i dati di questo studio complesso sono stati incanalati in un unico studio globale, fornendo la visione molecolare più completa e integrata fino ad oggi di come un essere umano risponde all’ambiente di volo spaziale.

Anche se significativo, è difficile trarre conclusioni per tutti gli esseri umani o futuri astronauti da un singolo soggetto di prova nell’ambiente di volo spaziale.

Craig Kundrot, direttore, Space Life and Physical Sciences Research and Application Division al quartier generale della NASA ha detto:

“A nostra conoscenza, questo team di squadre ha condotto uno studio senza precedenti nella sua portata attraverso i livelli della biologia umana: dalle analisi molecolari delle cellule umane e del microbioma alla fisiologia umana alla cognizione.

“Questo documento è il primo rapporto di questo studio altamente integrato che è 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 ci avventuriamo verso la Luna e verso Marte.”

Gli aspetti unici del Twins Study hanno creato l’opportunità di una 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 in corso sui telomeri, continueranno ad essere studiati.

La NASA ha un rigoroso processo di addestramento per preparare gli astronauti alle loro missioni, compreso uno stile di vita e un regime di lavoro accuratamente pianificati mentre sono nello spazio, e un eccellente programma di riabilitazione e ricondizionamento quando tornano sulla Terra.

Grazie a queste misure e agli astronauti che le realizzano tenacemente, il corpo umano rimane robusto e resiliente anche dopo aver passato un anno nello spazio.