Astronauter löper högre risk att utveckla mutationer - möjligen kopplade till rymdfärder - som kan öka risken för att utveckla cancer och hjärtsjukdomar under sin livstid, enligt en första i sitt slag studie från Icahn School of Medicine vid Mount Sinai.

Ett team av forskare samlade in blodprover från astronauter från National Aeronautics and Space Administration (NASA) som flög rymdfärjor mellan 1998 och 2001. De upptäckte DNA-mutationer, så kallade somatiska mutationer, i det blodbildande systemet (hematopoetiska stamceller) i alla 14 astronauter studerade.

Deras resultat, publicerade i augustinumret av Communications Biology , föreslår att rymdfärder skulle kunna associeras med dessa mutationer och understryker vikten av pågående blodscreening av astronauter under hela deras karriärer och under deras pensionering för att övervaka deras hälsa.

Somatiska mutationer är mutationer som uppstår efter att en person blivit befruktad och i andra celler än spermier eller äggceller, vilket innebär att de inte kan överföras till avkomman. De mutationer som identifierades i denna studie kännetecknades av överrepresentationen av blodkroppar som härrör från en enda klon, en process som kallas klonal hematopoiesis (CH).

Sådana mutationer orsakas ofta av miljöfaktorer, såsom exponering för ultraviolett strålning eller vissa kemikalier, och kan vara ett resultat av cancerkemo- eller strålbehandling. Det finns få tecken eller symtom associerade med CH; de flesta patienter identifieras efter genetisk testning av deras blod för andra sjukdomar. Även om CH inte nödvändigtvis är en indikator på sjukdom, är det associerat med en högre risk för hjärt-kärlsjukdom och blodcancer.

"Astronauter arbetar i en extrem miljö där många faktorer kan resultera i somatiska mutationer, framför allt rymdstrålning, vilket innebär att det finns en risk att dessa mutationer kan utvecklas till klonal hematopoiesis. Med tanke på det växande intresset för både kommersiella rymdfärder och utforskning av rymden, och de potentiella hälsoriskerna med exponering för olika skadliga faktorer som är förknippade med upprepade eller långvariga utforskningsuppdrag i rymd, såsom en resa till Mars, beslutade vi att i efterhand utforska somatisk mutation i kohorten av 14 astronauter, säger studien. huvudförfattare David Goukassian, MD, professor i medicin (kardiologi) vid Cardiovascular Research Institute vid Icahn Mount Sinai.

Försökspersonerna var astronauter som flög relativt korta (median 12 dagar) rymdfärjauppdrag mellan 1998 och 2001. Deras medianålder var ungefär 42 år gammal; ungefär 85 procent var män och sex av de 14 var på sitt första uppdrag. Forskarna samlade in helblodsprover från astronauterna 10 dagar före deras flygning och på dagen för landning, och vita blodkroppar bara tre dagar efter landning. Proverna förvarades vid -80ºC i cirka 20 år.

Med hjälp av DNA-sekvensering följt av omfattande bioinformatikanalyser identifierade forskare 34 mutationer i 17 CH-drivgener. De vanligaste mutationerna inträffade i TP53, en gen som producerar ett tumörhämmande protein, och DNMT3A, en av de vanligaste muterade generna vid akut myeloid leukemi.

Frekvensen av de somatiska mutationerna i generna som forskarna bedömde var dock mindre än två procent, den tekniska tröskeln för att somatiska mutationer i hematopoetiska stamceller ska betraktas som klonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP). CHIP är vanligare hos äldre individer och är associerat med ökad risk för att utveckla hjärt-kärlsjukdom och både hematologisk och solid cancer.

"Även om den klonala hematopoiesen vi observerade var av relativt liten storlek, var det faktum att vi observerade dessa mutationer överraskande med tanke på dessa astronauters relativt unga ålder och hälsa. Närvaron av dessa mutationer betyder inte nödvändigtvis att astronauterna kommer att utveckla hjärt-kärlsjukdomar eller cancer, men det finns risk för att detta med tiden kan hända genom pågående och långvarig exponering för den extrema miljön i rymden, säger Dr Goukassian.

"Genom den här studien har vi visat att vi kan fastställa astronauters individuella känslighet för att utveckla sjukdomar relaterade till deras arbete utan några implikationer som kan påverka deras förmåga att utföra sitt arbete. Våra studier visar verkligen vikten av tidig och pågående screening för att bedöma den känsligheten. Vår rekommendation är att NASA och dess medicinska team undersöker astronauter för somatiska mutationer och eventuell klonal expansion, eller regression, vart tredje till femte år, och, inte mindre viktigt, långt in i pensionsåren när somatiska mutationer kan expandera klonalt och bli CHIP."

Teamets forskning följer tidigare studier som använde samma prover för att identifiera prediktiva biomarkörer i exosomer - små lipidskiktade mikroskopiska vesiklar av nukleinsyror, proteiner, lipider och metaboliter som bildas i cellerna i människokroppen och som sedan släpps ut i blodet cirkulation, och bär därför informationen från deras ursprungsceller som återspeglar deras intercellulära tillstånd. Denna egenskap hos exosomer kan kvalificera dem som stora biomarkörer för hälsa och/eller sjukdom, samt överföra information från en cell till en annan på långt avstånd i kroppen.

När de behandlade mänskliga hjärtceller med exosomer från astronauter fann forskarna att exosomer påverkade biologin hos vitamin D-receptorn, som spelar en nyckelroll för ben-, hjärta- och skelettmuskelhälsa. De bedömde också inverkan av rymdflygning på mitokondrie-DNA - genomet av små organeller som levererar energi till celler. I den studien fann teamet att mängden cellfritt mitokondrie-DNA som cirkulerade i astronauters blod var två till 350 gånger högre än normalt, vilket kan leda till oxidativ skada och inflammation på andra ställen i kroppen.

"Genom dessa studier har vi visat potentialen att bedöma hälsorisken med rymdflyg bland astronauter. Det som är viktigt nu är att genomföra longitudinella retrospektiva och välkontrollerade prospektiva studier som involverar ett stort antal astronauter för att se hur den risken utvecklas baserat på fortsatt exponering och sedan jämföra dessa data med deras kliniska symtom, bildbehandling och labbresultat. Det kommer att göra det möjligt för oss att göra välgrundade förutsägelser om vilka individer som är mer benägna att utveckla sjukdomar baserat på de fenomen vi ser och öppnar dörren till individualiserad precision medicinska tillvägagångssätt för tidig intervention och förebyggande, säger Dr Goukassian. + Utforska vidare

Cancerforskning avsedd att avslöja åldersrelaterade blodsjukdomar