Nature系列論文:參加SpaceX的太空飛行后,他們的身體健康發(fā)生了什么變化?
編輯丨王多魚
排版丨水成文
2021年9月15日,SpaceX公司發(fā)射了靈感4號(Inspiration4)載人龍飛船,4名非職業(yè)的平民宇航員在沒有專業(yè)宇航員帶領的情況下,在地球上空590公里的高度進行了為期3天的繞地飛行,這也是首次完全商業(yè)化的繞地球飛行。
人們已知太空飛行會引發(fā)宇航員的分子、細胞和生理變化,給人體帶來各種生物醫(yī)學挑戰(zhàn)。隨著越來越多的人探索太空,了解與太空暴露有關的健康風險對于準備長時間的、月球甚至可能的火星任務十分重要。
然而,當前的航天醫(yī)學框架滯后于地球上的精準醫(yī)療進步,這凸顯出快速發(fā)展太空醫(yī)學數(shù)據(jù)庫、工具和方案的必要。
2024年6月11日,Nature 及其子刊發(fā)表了關于太空飛行如何影響人類生物學的“空間組學和醫(yī)學圖譜”(Space Omics and Medical Atlas,SOMA)系列論文,其中收集分析的樣本來自包括SpaceX靈感4號(Inspiration4)的首次全平民飛行任務,以及在國際空間站度過180天或1年的宇航員。
這些研究為太空飛行的健康影響提供了長期的視角,這也是目前最大的航空航天醫(yī)學和空間生物學資料匯編。
在這一系列研究中,100多家學術機構的合作繪制了“空間組學和醫(yī)學圖譜”(SOMA),利用分子生物學和精準醫(yī)學的現(xiàn)代工具和方法,匯集并分析了包括SpaceX的靈感4號、北極星黎明(Polaris Dawn)、公理任務(Axiom)、NASA雙胞胎任務(NASA Twins)和日本宇宙航空研究開發(fā)機構(JAXA)的任務數(shù)據(jù),報告了太空飛行對細胞、組織、個體和系統(tǒng)水平的影響,還繪制女性和男性對太空飛行的反應差異,并將特定的對策與每位宇航員聯(lián)系起來。
中間為SpaceX創(chuàng)始人伊隆·馬斯克,其余4人為參加靈感4號飛行任務的4位平民宇航員
在 Nature 發(fā)表的一篇旗艦論文中,研究團隊給出了SOMA資源的詳細指南,他們發(fā)現(xiàn),SpaceX的靈感4號任務進行的短期低地軌道太空飛行帶來了廣泛的分子變化,其中一些與長期飛行的效果一致。這些變化包括細胞因子水平升高、端粒延長,以及免疫激活、DNA受損反應和氧化應激的基因表達改變。雖然超過95%的標志物在任務結束幾個月里恢復到基線水平,但有些蛋白質(zhì)、基因和細胞因子似乎在飛行后的恢復期仍處激活狀態(tài),至少持續(xù)到飛行后三個月,例如α-突觸核蛋白(SNCA)、膠原蛋白(COL4A2)和CXCL8等細胞因子。
在另一篇 Nature 論文中,研究團隊介紹了SpaceX靈感4號的數(shù)據(jù),4名平民宇航員在地球上空590公里飛行了3天,這一位置高于國際空間站(在位于地球上空370-460公里軌道運行)。這項任務采用了新的太空飛行硬件和診斷設備。他們發(fā)現(xiàn),短期任務沒有給機組人員帶來重大健康風險,提出的數(shù)據(jù)描述了人體在解剖學、細胞、生理和認知層面適應宇宙飛行的最初階段。
在其中一篇 Nature Communications 論文中,研究團隊分析了空間飛行對參加SpaceX靈感4號任務的平民宇航員免疫系統(tǒng)的影響,并與64名其他宇航員的情形作比較,提供了免疫系統(tǒng)和微生物組對太空飛行反應的高分辨率圖譜。他們發(fā)現(xiàn)不同任務中的免疫系統(tǒng)干擾既有共性也有差異,為未來的任務提供了單細胞層面的免疫參考,包括基因表達、染色質(zhì)可及性和轉錄因子基序可及性的變化。特定細胞類型對太空飛行的響應不同,CD14和CD16單核細胞展現(xiàn)出染色質(zhì)可及性和基因表達的變化最大。該研究還顯示,女性在基因表達變化和染色質(zhì)狀態(tài)上回歸基線的速度更快,此外,纖維蛋白原和IL-8也會受到性別特異性影響,這表明凝血和免疫系統(tǒng)調(diào)控對未來宇航員精準醫(yī)療研究非常重要。
除了上述3篇研究論文外,SOMA系列論文還包括發(fā)表在 Nature Microbiology、Nature Communications 等期刊的28篇研究論文、5篇綜述論文以及數(shù)篇觀點和評論文章。
這些文章探索了表觀基因組學和轉錄組學(及表觀轉錄組)的變化、宇航員和航天器的微生物組動力學、分泌組和外泌體的蛋白質(zhì)組和代謝變化、線粒體響應、倫理考慮、減輕太空環(huán)境對身體損害的對策,以及對新任務的提議。
這些研究人員認為,充分利用SOMA數(shù)據(jù)組、工具和資源或有助于加速精準太空醫(yī)學發(fā)展,改進健康監(jiān)測和風險緩和,并為未來的月球、火星和其他太空任務提供基線數(shù)據(jù)。
論文鏈接:
https://www.nature.com/immersive/d42859-024-00009-8/index.html
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網(wǎng)址: Nature系列論文:參加SpaceX的太空飛行后,他們的身體健康發(fā)生了什么變化? http://www.u1s5d6.cn/newsview551326.html
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