En un estudio histórico, un grupo de científicos estadounidenses de Johns Hopkins, La Universidad de Stanford y otras instituciones no han encontrado diferencias importantes entre los epigenomas del astronauta Scott Kelly, que pasó un año en el espacio a bordo de la Estación Espacial Internacional, y su hermano gemelo, Marcos, que se quedó en la Tierra.

Lo que este estudio nos dice sobre los peligros de los viajes espaciales en el genoma de una persona no está claro, dicen los científicos, pero la investigación sobre astronautas adicionales en el espacio podría eventualmente ayudar a los científicos a predecir los tipos de riesgos médicos que pueden enfrentar en viajes espaciales largos donde las personas experimentan menos gravedad que en la Tierra. exposición a rayos ultravioleta nocivos y otros riesgos para la salud.

"Este es el comienzo de la genómica humana en el espacio, "dice Andrew Feinberg, MARYLAND., el Profesor Distinguido de Medicina de Bloomberg, Ingeniería Biomédica y Salud Mental en la Universidad Johns Hopkins. "Desarrollamos los métodos para realizar este tipo de estudios genómicos humanos, y deberíamos investigar más para sacar conclusiones sobre lo que les sucede a los humanos en el espacio ".

Los cambios epigenéticos implican "ajustes" químicos en el ADN que pueden influir en la actividad genética, pero los cambios no afectan el código genético subyacente en sí. Los cambios afectan cuándo y cómo se lee un gen, o expresado, por sus instrucciones de codificación de proteínas. Cuando los cambios epigenéticos ocurren en el momento o lugar equivocados, el proceso puede activar o desactivar genes en el momento y lugar incorrectos, también.

Los científicos han monitoreado y estudiado durante mucho tiempo los efectos fisiológicos de los viajes espaciales en los astronautas. Sin embargo, la mayoría de estos astronautas viajan en misiones de vuelos espaciales de seis meses o menos, no las misiones más largas necesarias para viajar a Marte o a cualquier otro lugar. Se necesita más investigación para comprender el impacto de las misiones de vuelos espaciales largos en el cuerpo humano, donde hay más exposición a la radiación, dieta restringida, menos ejercicio, menor gravedad y ciclos de sueño interrumpidos.

Feinberg señala que el estudio de gemelos idénticos, que, por naturaleza, tienen el mismo material genético — fue una oportunidad importante y rara para comparar los cambios fisiológicos y genómicos cuando un gemelo fue al espacio y el otro permaneció en la Tierra. "Sin embargo, dado que solo tenemos dos personas en nuestro estudio, no podemos decir que estos cambios se deban a los viajes espaciales en sí, ", dice Feinberg." Necesitamos más estudios de astronautas para sacar tales conclusiones ".

Para el estudio, descrito en la edición del 12 de abril de Ciencias , los científicos recogieron muestras de sangre, datos fisiológicos y mediciones cognitivas de Scott y Mark Kelly en varios puntos de tiempo durante 27 meses antes, durante y después de la misión espacial de un año de Scott. Las muestras de Scott durante el vuelo se recolectaron en la estación espacial cuando llegaron los envíos de la Tierra en un cohete Soyuz y, ese mismo día, enviado de regreso a la Tierra en el cohete para que las muestras pudieran procesarse en 48 horas.

Feinberg y la ex estudiante de posdoctorado Lindsay Rizzardi, ahora científico senior en el Instituto HudsonAlpha de Biotecnología, se centró en los cambios epigenéticos en los genomas de Scott y Mark.

Específicamente, Feinberg y su equipo examinaron dos tipos de glóbulos blancos (CD4 + y CD8 +) aislados de la sangre de Mark y Scott. Se centraron en las marcas epigenéticas que consisten en modificaciones químicas llamadas grupos metilo que se agregan al ADN en un proceso llamado metilación.

En general, descubrieron que se produjeron casi tantos cambios epigenéticos en el ADN terrestre de Mark como en su gemelo volador espacial. Hubo una diferencia de menos del 5 por ciento en la metilación general entre los gemelos durante la misión. La mayor diferencia se produjo nueve meses después de la misión cuando el 79 por ciento del ADN de Scott estaba metilado, en comparación con el 83 por ciento de Mark.

Las ubicaciones de los cambios de metilación en el genoma fueron diferentes para cada gemelo. Por ejemplo, los científicos encontraron cambios de metilación cerca de los genes involucrados en las respuestas del sistema inmunológico en Scott durante su tiempo en el espacio, pero no en Mark. Esto se correlacionó con los datos de otros investigadores involucrados en el estudio actual que encontraron aumentos en ciertos marcadores bioquímicos asociados con la inflamación en Scott pero no en Mark.

"Fue alentador ver que no hubo una interrupción masiva del epigenoma ni en Mark ni en Scott, "dice Rizzardi." Sin embargo, con solo dos personas en el estudio, estamos limitados en las conclusiones que podemos sacar sobre el efecto de los viajes espaciales en el genoma. Pero los hallazgos nos dan pistas sobre lo que deberíamos examinar más de cerca en futuros estudios de astronautas ".

En el estudio actual, Las muestras biológicas de Scott fueron enviadas a la Tierra de inmediato, pero en el futuro los astronautas pueden necesitar procesar y almacenar muestras en la nave espacial. Feinberg, Rizzardi y el científico de la NASA Brian Crucian desarrollaron instrucciones detalladas para realizar experimentos complicados en microgravedad. Feinberg y Rizzardi viajaron durante una semana en el famoso "Vomit Comet, "un avión que simula ingravidez, para probar sus protocolos para superar los desafíos de la recolección, purificando y almacenando muestras de sangre a bordo de la estación espacial.

De los estudios dirigidos por científicos de la Universidad de Stanford, Universidad Estatal de Colorado, Universidad de Cornell y otros, algunos de los resultados notables incluyeron el alargamiento de los telómeros en vuelo de Scott, las tapas protectoras de los cromosomas. El alargamiento de los telómeros, como se informó anteriormente, volvió a la normalidad cuando Scott regresó a la Tierra.

Además, más del 90 por ciento de los genes que cambiaron los niveles de actividad durante el vuelo de Scott volvieron a la normalidad seis meses después del vuelo. Todavía, Feinberg señala, estos cambios no son indicativos de los vuelos espaciales por sí solos, tampoco difieren de lo que podría ocurrir normalmente.

Los científicos también encontraron que la forma del globo ocular de Scott cambió en el transcurso del vuelo, incluyendo un nervio retiniano más grueso y pliegues en la capa coroidea que rodea el ojo. Estos cambios suelen afectar la agudeza visual y, dice Feinberg, han ocurrido en otros astronautas masculinos pero no en mujeres. Los científicos también observaron cambios cognitivos y mayores niveles de estrés en Scott durante el vuelo. cuales, de nuevo, no puede atribuirse únicamente a los vuelos espaciales.

Feinberg dice que este estudio sienta las bases para hacer predicciones sobre la función fisiológica y relacionada con los genes de un astronauta durante una misión a largo plazo:"Si sabemos qué esperar, podemos anticipar los problemas de salud que los astronautas puedan encontrar y asegurarnos de que los medicamentos y otros remedios estén disponibles durante una misión ".