Den internationale rumstations arkiver giver næring til nye videnskabelige opdagelser

Når videnskabsmænd gennemfører et eksperiment ombord på den internationale rumstation, konsekvenserne af det arbejde er lige begyndt. NASA viderefører en arv fra årtiers biologiske forskningsdata, giver næring til nye opdagelser længe efter, at studier er afsluttet i rummet.

Denne arv er tydelig i en publikation af Cell Press, en samling af videnskabelige tidsskrifter, der for nylig har samlet 29 artikler om rumflyvningens biologi eller studiet af, hvordan rummet påvirker den menneskelige krop. En række af papirerne var afhængige af NASA Life Sciences Data Archive (LSDA) og NASA's Genelab, to depoter, der indeholder årtiers biologiske prøver og data fra den internationale rumstation.

LSDA ved NASAs Johnson Space Center i Houston har til opgave at indsamle og arkivere data og prøver fra Human Research Program (HRP), herunder rumstationsforskning. Det går tilbage til 1979 og omfatter mere end 32, 000 dyre- og mikrobielle prøver fra rumstations- og rumfærgeundersøgelser og relaterede jordbaserede undersøgelser.

NASA's GeneLab ved Ames Research Center i Silicon Valley, Californien, indeholder omfattende data fra analyser af prøver fra rumflyvning og tilsvarende jordforsøg, der begynder i 1995. Det er den første rumrelaterede omics-database. Omics refererer til biologiske videnskaber, der ender på "-omics, "såsom genomik, studiet af gener, og proteomik, undersøgelse af alle proteiner i en celle, væv, eller organisme. GeneLab-data kommer fra analyse af en række biomolekyler, herunder DNA, RNA, og proteiner.

Både LSDA- og GeneLab-data er let tilgængelige for det videnskabelige samfund.

Omics-tilgangen giver videnskabsmænd mulighed for at anlægge et omfattende syn i stedet for at undersøge en enkelt del af en celle eller organisme. GeneLab-projektets videnskabsmand Jonathon M. Galazka kalder det en upartisk tilgang til biologi. "Du indsamler data og lader dem guide dig mod et svar, " siger han. Dataene kommer fra en række forskellige modelorganismer, inklusive orme, gnavere, og planter, samt fra astronauter.

Cell Press-aviserne brugte arkiverede data på forskellige måder.

Et papir så på immunprofiler og cirkulerende mikroRNA, eller miRNA, i mus efter simuleret dybrumsstråling. I kroppen, miRNA er involveret i genekspression og spiller en vigtig rolle i sund funktion og sygdomme.

"Det findes i alle typer væsker i kroppen og går ind og ud af celler, " siger efterforsker Afshin Beheshti ved Ames. "Vores hypotese var, at miRNA'er er forbundet med visse sygdomme og funktioner, I dette tilfælde, virkninger forårsaget af rumstråling."

Forskningen er noget af det første til at bruge en ny teknologi til simulerede galaktiske kosmiske strålingsstråler (GCRB'er) samt simulerede stråler fra soludbrud. Begge kan påvirke astronauter. Resultaterne tyder på, at begge typer stråling entydigt undertrykker immunsystemet. Undersøgelsen identificerede også miRNA'er, der cirkulerer i blodet, som kunne forårsage denne undertrykkelse. På fremtidige rummissioner, det kan være muligt at bruge en persons miRNA-profil til at overvåge immunforandring. Ud over, hæmning af specifik miRNA-produktion kunne tjene som en potentiel modforanstaltning. Forskerne arbejder nu på adskillige opfølgende undersøgelser, herunder test af brug af en miRNA-hæmmer for at modvirke virkningerne af stråling.

Med undersøgelsens miRNA-sekventering og andre data tilgængelige gennem GeneLab, "andre forskere kan komme med nye ideer eller se, hvad vi gik glip af, " påpeger Beheshti.

Et andet papir brugte eksisterende GeneLab-data til at undersøge virkningerne af tyngdekraften på ormen C. elegans, en modelorganisme brugt i mange biologiske undersøgelser, inklusive Micro-16, et eksperiment, der blev lanceret ombord på Northrop Grumman CRS-15-missionen den 20. februar.

"Vi havde til formål at opdage nye molekyler, der er vigtige i kroppens reaktion på skiftende tyngdekraft, " siger medforsker og lektor ved University of Exeter, Tim Etheridge.

Forskningen fandt, at ændret tyngdekraft forårsagede subtile ændringer i omkring 1, 000 gener involveret i nervesystemet og styret af insulin-relaterede metaboliske funktioner. Dette resultat tyder på, at ændringer i nervesystemet kan være vigtige i astronautens reaktion på langvarig rumflyvning.

Etheridge tilføjer, at adgang til GeneLab-dataene var afgørende for dette arbejde.

"Vi kan helbrede ting i mus, men at ekstrapolere til mennesker er tricket, " siger Beheshti. "I rummet, du har kun en håndfuld astronautfrivillige i stedet for de tusindvis af forskningsemner, der er typiske i sådanne eksperimenter. Adgang til alle de arkiverede data fra mennesker studeret både på Jorden og i rummet hjælper med at kompensere for det. Hvis du er kreativ, du kan kombinere datasæt og få nyttig information."

Galazka forklarer, at GeneLab også tilføjer data uden for det, der blev indsamlet til eksperimentet, såsom mål for strålingsdoser eller temperatur og luftkvalitet fra rumstationens kabine. GeneLab prøver og data er også tilgængelige som åbne videnskabelige muligheder. Ny information kan genereres af andre, herunder analyser fra resterende prøver, tilføjer det fra den oprindelige forskning.

"Jeg tror, ​​at det, du vil se i fremtiden, er en form for sammensmeltning eller stærkere forbindelser mellem LSDA og GeneLab for et mere sammenhængende biovidenskabsdatasystem, " siger Galazka. "Generelt, videnskaben bevæger sig mod en model, hvor dataorganisering, fordeling, og analyser bliver vigtigere, og systemer som disse vil være kritiske."

Beheshti siger, at Cell Press-samlingen, en af ​​de største samlinger af rumbiologiske papirer på ét sted, været med til at øge bevidstheden om rumbiologisk forskning. Indehaverne af NASAs rumstationsdata er klar, når flere forskere ringer.