Forskere finder, at rumflyvning kan være forbundet med DNA-mutationer, øget risiko for hjertesygdomme og kræft

Astronauter har højere risiko for at udvikle mutationer - muligvis forbundet med rumflyvning - som kan øge risikoen for at udvikle kræft og hjertesygdomme i løbet af deres levetid, ifølge en første af sin slags undersøgelse fra Icahn School of Medicine ved Mount Sinai.

Et team af forskere indsamlede blodprøver fra astronauter fra National Aeronautics and Space Administration (NASA), som fløj på rumfærgemissioner mellem 1998 og 2001. De opdagede DNA-mutationer, kendt som somatiske mutationer, i det bloddannende system (hæmatopoietiske stamceller) i alle 14 astronauter studerede.

Deres resultater, offentliggjort i augustudgaven af ​​Communications Biology , tyder på, at rumflyvning kan være forbundet med disse mutationer og understreger vigtigheden af ​​løbende blodscreening af astronauter gennem deres karriere og under deres pensionering for at overvåge deres helbred.

Somatiske mutationer er mutationer, der opstår efter en person er undfanget og i andre celler end sædceller eller ægceller, hvilket betyder, at de ikke kan overføres til afkom. Mutationerne identificeret i denne undersøgelse var karakteriseret ved overrepræsentationen af ​​blodceller afledt af en enkelt klon, en proces kaldet klonal hæmatopoiesis (CH).

Sådanne mutationer er ofte forårsaget af miljøfaktorer, såsom eksponering for ultraviolet stråling eller visse kemikalier, og kan være et resultat af cancerkemo- eller strålebehandling. Der er få tegn eller symptomer forbundet med CH; de fleste patienter identificeres efter genetisk testning af deres blod for andre sygdomme. Selvom CH ikke nødvendigvis er en indikator for sygdom, er det forbundet med en højere risiko for hjerte-kar-sygdomme og blodkræft.

"Astronauter arbejder i et ekstremt miljø, hvor mange faktorer kan resultere i somatiske mutationer, vigtigst af alt rumstråling, hvilket betyder, at der er en risiko for, at disse mutationer kan udvikle sig til klonal hæmatopoiesis. I betragtning af den stigende interesse for både kommercielle rumflyvninger og udforskning af det dybe rum, og de potentielle sundhedsrisici ved eksponering for forskellige skadelige faktorer, der er forbundet med gentagne eller langvarige udforsknings-rummissioner, såsom en tur til Mars, besluttede vi at udforske, retrospektivt, somatisk mutation i kohorten af ​​14 astronauter," sagde undersøgelsens hovedforfatter David Goukassian, MD, professor i medicin (kardiologi) ved Cardiovascular Research Institute på Icahn Mount Sinai.

Undersøgelsespersonerne var astronauter, der fløj relativt korte (median 12 dage) rumfærgemissioner mellem 1998 og 2001. Deres medianalder var cirka 42 år gammel; omkring 85 procent var mænd, og seks af de 14 var på deres første mission. Forskerne indsamlede fuldblodsprøver fra astronauterne 10 dage før deres flyvning og på dagen for landing, og hvide blodlegemer kun tre dage efter landing. Prøverne blev opbevaret ved -80ºC i ca. 20 år.

Ved hjælp af DNA-sekventering efterfulgt af omfattende bioinformatiske analyser identificerede forskere 34 mutationer i 17 CH-drivergener. De hyppigste mutationer forekom i TP53, et gen, der producerer et tumor-undertrykkende protein, og DNMT3A, et af de hyppigst muterede gener ved akut myeloid leukæmi.

Hyppigheden af ​​de somatiske mutationer i generne, som forskerne vurderede, var dog mindre end to procent, den tekniske tærskel for, at somatiske mutationer i hæmatopoietiske stamceller kan betragtes som klonal hæmatopoiese af ubestemt potentiale (CHIP). CHIP er mere almindelig hos ældre personer og er forbundet med øget risiko for at udvikle hjerte-kar-sygdomme og både hæmatologisk og solid cancer.

"Selvom den klonale hæmatopoiese, vi observerede, var af en relativt lille størrelse, var det faktum, at vi observerede disse mutationer, overraskende i betragtning af disse astronauters relativt unge alder og helbred. Tilstedeværelsen af ​​disse mutationer betyder ikke nødvendigvis, at astronauterne vil udvikle hjerte-kar-sygdomme. eller kræft, men der er risiko for, at dette over tid kan ske gennem vedvarende og langvarig eksponering for det ekstreme miljø i det dybe rum," sagde Dr. Goukassian.

"Gennem denne undersøgelse har vi vist, at vi kan bestemme astronauters individuelle modtagelighed for at udvikle sygdom relateret til deres arbejde uden nogen implikationer, der kan påvirke deres evne til at udføre deres arbejde. Faktisk viser vores undersøgelser vigtigheden af ​​tidlig og løbende screening for at vurdere denne modtagelighed. Vores anbefaling er, at NASA og dets medicinske team screener astronauter for somatiske mutationer og mulig klonal udvidelse, eller regression, hvert tredje til femte år, og ikke mindre vigtigt, langt op i deres pensionsår, hvor somatiske mutationer kan udvides klonalt og blive CHIP."

Holdets forskning følger tidligere undersøgelser, der brugte de samme prøver til at identificere forudsigelige biomarkører i exosomer - små lipidlagede mikroskopiske vesikler af nukleinsyrer, proteiner, lipider og metabolitter, der dannes i cellerne i den menneskelige krop og efterfølgende frigives til blodet cirkulation, og derfor bærer informationen fra deres oprindelsesceller, der afspejler deres intercellulære tilstand. Denne egenskab ved exosomer kan kvalificere dem som gode biomarkører for sundhed og/eller sygdom, samt overføre information fra en celle til en anden på stor afstand i kroppen.

Da de behandlede menneskelige hjerteceller med exosomer afledt af astronauter, fandt forskerne ud af, at exosomerne påvirkede biologien af ​​vitamin D-receptoren, som spiller en nøglerolle i knogle-, hjerte- og skeletmuskelsundheden. De vurderede også virkningen af ​​rumflyvning på mitokondrielt DNA - genomet af små organeller, der leverer energi til celler. I den undersøgelse fandt holdet, at mængden af ​​cellefrit mitokondrielt DNA, der cirkulerede i astronauters blod, var to til 350 gange højere end normalt, hvilket kan føre til oxidativ skade og betændelse andre steder i kroppen.

"Gennem disse undersøgelser har vi påvist potentialet til at vurdere sundhedsrisikoen ved rumflyvning blandt astronauter. Det, der er vigtigt nu, er at udføre longitudinelle retrospektive og velkontrollerede prospektive undersøgelser, der involverer et stort antal astronauter for at se, hvordan den risiko udvikler sig baseret på fortsat eksponering og derefter sammenligne disse data med deres kliniske symptomer, billeddannelse og laboratorieresultater. Det vil gøre os i stand til at lave informerede forudsigelser om, hvilke personer der er mere tilbøjelige til at udvikle sygdom baseret på de fænomener, vi ser, og åbne døren til individualiseret præcision medicinske tilgange til tidlig intervention og forebyggelse," sagde Dr. Goukassian. + Udforsk yderligere

Kræftforskning skal afsløre aldersrelaterede blodsygdomme