Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
Ofta när man forskar om de molekylära och biologiska förändringarna som sker i rymden, används modeller som gnagare, maskar och jäst för att studera effekterna och konsekvenserna av långvarig rymdflygning som ett sätt att förstå hur mikrogravitation påverkar människor i rymden. Men OHIO:s Nate Szewczyk, Ph.D., och flera andra forskare från hela världen har publicerat en artikel som föreslår ett program för European Space Agency som potentiellt skulle kunna revolutionera rymdmedicinen genom att rutinmässigt samla in biologiska prover från astronauter för användning med skärande- avancerade teknologier för att förstå effekterna på deras gener, mRNA, proteiner och metaboliter (vanligtvis kallade "omics"-teknologier).
Uppsatsen, med titeln "Rutininsamling av omics är ett gyllene tillfälle för europeisk mänsklig forskning i rymden och analoga miljöer", publicerad i tidskriften Patterns , beskriver hur omics-profilering är gjord för att förvandla rymdmedicin och förbättra företagshälsovården för astronauter. Tidningens författare räknar med att omics-profilering kommer att förbättra astronauternas hälsa och minska riskerna för rymdfärder, vilket kan öka uppdragets framgång på mer ambitiösa ansträngningar som resor till Mars. Gruppen forskare fortsätter med att i artikeln lyfta fram de samarbetssteg som bör tas för att utforma en standardiserad dataresurs som kan användas i många år framöver när data och vetenskap utvecklas.
"Vi har kämpat för att ett rutinmässigt insamlingsprogram för omics ska bli en del av standardåtgärden för astronauter i Europeiska rymdorganisationen," sa Szewczyk. "Genom att återställa och analysera dessa data har vi möjlighet att ytterligare undersöka bästa praxis inom personlig medicin för de individer som skickas ut i rymden."
En tvillingstudie gjordes av NASA där organisationen gjorde molekylär profilering av en individ som visade att det är möjligt att använda stora datametoder för att förstå astronauternas hälsa. I NASA-studien mätte de hur vältränad astronauten var före flygning, under flygning och efter flygning för att samla in sin hälsoinformation och hur den kan fluktuera i rymden. Efter att ha kunnat analysera och se nyttan av denna stora datamängd bestämde sig NASA för att göra det till en standardmetod framöver.
"Vi drog fördel av att NASA gjorde denna standardpraxis eftersom vi känner att det är något som andra rymdorganisationer måste ta itu med för att säkerställa att de hittar den bästa strategin för sin astronauts hälsa när de är i rymden," tillade Szewczyk.
En av Szewczyks kollegor, Brian Clark, Ph.D., som leder Ohio Musculoskeletal and Neurological Institute (OMNI) vid OHIO noterade att "det är en spännande tid för området astrobiologi. I decennier har vi vetat att rymdfärder utgör betydande risker för människors hälsa och att de fysiologiska effekterna av långvarig rymdflygning varierar enormt från person till person. Om du tittar på tio personer som tillbringar sex månader på den internationella rymdstationen kommer du att se dramatiskt olika reaktioner mellan människor i saker som t.ex. mängden muskel- och benförlust som de upplever. Vissa upplever en häpnadsväckande mängd förlust medan andra klarar sig betydligt bättre. Tillkomsten av omics-teknologier är helt klart vår bästa insats för att förstå vad som driver denna variation och verkligen främja personlig rymdmedicin. Kunskapen om att dessa typer av studier sträcker sig långt bortom gränserna för yttre rymden och har konsekvenser för traditionell medicin, såsom understa att se effekterna av långvarig användning som uppstår efter skada, rekonstruktionskirurgi och sjukdom. Det är fantastiskt att se denna uppmaning till handling och vi är oerhört stolta över Nates ställning och inflytande inom rymdmedicinområdet."
Teamet som var medförfattare till uppsatsen består av forskare, inklusive Szewczyk, vars arbete fokuserar på rymdomics. De har i uppdrag att titta på hur NASA fattade beslutet att ta en omics-strategi för att förstå astronauternas molekylära och biologiska inverkan i rymden och om denna åtgärd är något som Europeiska rymdorganisationen också bör följa med.
Förutom att identifiera om denna praxis är fördelaktig för andra rymdorganisationer, vilka datatyper som ska samlas in, vilka provtagningsmetoder som ska användas och vid vilka tidpunkter, tittar de också på vad som kan mätas med multiomics-metoder, såsom astronauternas genom och vilka gener som uttrycks, vilka metaboliter som finns, finns det några förändringar i proteiner och mer.
"Tack vare innovationer inom vetenskapen, istället för att mäta modeller och översätta dessa data till människor, kan vi nu mäta människor och titta på en individs genom och förutsäga om deras genom är i riskzonen för cancer eller diabetes, eller om ett specifikt läkemedel kan eller kanske inte fungerar på dem baserat på deras genom," sa Szewczyk. "Detta är en möjlighet att använda samma moderna molekylära medicinmetoder och använda det på astronauter för att identifiera potentiella hälsorisker. Det är mer meningsfullt än att använda modeller och en verklig möjlighet för alla rymdorganisationer att veta och säga att astronauterna de skickar ut i rymden är och kommer att vara säkra."
Tillsammans med att ge insikt i hur rutininsamling av informationsmaterial kan förbättra astronauternas hälsa, bedömer forskarteamet också etiska och juridiska överväganden som är relevanta för omicsdata som härrör från europeiska astronauter och rymdfärdsdeltagare, med målet att skapa ett policylandskap där data kan vara som öppen som möjligt för att maximera den vetenskapliga potentialen men så stängd som nödvändigt för att skydda de registrerade.
Szewczyk är en Osteopathic Heritage Foundation Ralph S. Licklider, D.O. Begåvad professor i molekylär medicin och huvudforskare vid Ohio Musculoskeletal and Neurological Institute vid Heritage College of Osteopathic Medicine. Han har tidigare flugit maskar ut i rymden, analyserat vad som förändrats i dem i rymden och jämfört genuttrycken i rymden med gnagare och astronauter, letat efter gemensamma drag i förändring som proteiner som låter musklerna fungera och proteiner som gör att cellerna kan producera energi. Han följer för närvarande upp fynden från dessa tidigare flygningar på två nya undersökningar som är planerade att flyga till den internationella rymdstationen under de kommande åren. + Utforska vidare
