Forslag fra forskerholdet kan revolutionere rummedicin og forbedre astronauternes sundhed

Ofte, når man forsker i de molekylære og biologiske ændringer, der sker i rummet, bruges modeller som gnavere, orme og gær til at studere virkningerne og konsekvenserne af langvarig rumflyvning som en måde at forstå, hvordan mikrotyngdekraften påvirker mennesker i rummet. Imidlertid har OHIOs Nate Szewczyk, Ph.D., og flere andre forskere fra hele verden udgivet et papir, der foreslår et program for den europæiske rumfartsorganisation, der potentielt kan revolutionere rummedicin ved rutinemæssigt at indsamle biologiske prøver fra astronauter til brug med skæring- kantteknologier til at forstå virkningerne på deres gener, mRNA, proteiner og metabolitter (almindeligvis omtalt som "omics"-teknologier).

Artiklen, med titlen "Rutineomics-samling er en gylden mulighed for europæisk menneskelig forskning i rum og analoge miljøer," offentliggjort i tidsskriftet Patterns , beskriver, hvordan omics-profilering er beregnet til at transformere rummedicin og forbedre arbejdsmiljøet for astronauter. Avisens forfattere forudser, at omics-profilering vil forbedre astronauternes helbred og mindske rumflyvningsrisici, hvilket kan øge missionens succes på mere ambitiøse bestræbelser såsom rejser til Mars. Gruppen af ​​forskere fortsætter med at fremhæve i papiret de samarbejdsmæssige skridt, der bør tages for at designe en standardiseret dataressource, der kan bruges i mange år fremover, efterhånden som data og videnskab udvikler sig.

"Vi har lobbyet for, at et rutinemæssigt omics-indsamlingsprogram bliver en del af standardmålet for astronauter i Den Europæiske Rumorganisation," sagde Szewczyk. "Ved at gendanne og analysere disse data har vi mulighed for yderligere at undersøge bedste praksis inden for personlig medicin for de personer, der sendes ud i rummet."

En tvillingundersøgelse blev udført af NASA, hvor organisationen lavede molekylær profilering af et individ, som viste, at det er muligt at bruge store datatilgange til at forstå astronauters sundhed. I NASA-undersøgelsen målte de, hvor fit astronauten var før flyvning, under flyvning og efter flyvning for at indsamle deres helbredsoplysninger, og hvordan den kan svinge i rummet. Efter at have været i stand til at analysere og se nytten af ​​dette store datasæt, besluttede NASA at gøre det til en standardtilgang fremover.

"Vi benyttede os af, at NASA lavede denne standardpraksis, fordi vi føler, at det er noget, andre rumbureauer skal tage fat på for at sikre, at de finder den bedste tilgang til deres astronauts helbred, mens de er i rummet," tilføjede Szewczyk.

En af Szewczyks kolleger, Brian Clark, Ph.D., der leder Ohio Musculoskeletal and Neurological Institute (OMNI) på OHIO bemærkede, at "det er en spændende tid for astrobiologiområdet. I årtier har vi vidst, at rumflyvning udgør væsentlige risici for menneskers sundhed, og at de fysiologiske virkninger af langvarig rumflyvning varierer enormt fra person til person. Hvis du ser på ti mennesker, der tilbringer seks måneder på den internationale rumstation, vil du se dramatisk forskellige reaktioner mellem mennesker i ting som f.eks. mængden af ​​muskel- og knogletab, som de oplever. Nogle oplever et svimlende tab, mens andre klarer sig betydeligt bedre. Fremkomsten af ​​omics-teknologier er klart vores bedste bud på at forstå, hvad der driver denne variation og virkelig fremme personlig rummedicin. Viden til opnås ved denne form for undersøgelser strækker sig langt ud over det ydre rums grænser og har konsekvenser for traditionel medicin, såsom understa at se virkningen af ​​langvarig brug, der opstår efter skade, rekonstruktionskirurgi og sygdom. Det er fantastisk at se denne opfordring til handling, og vi er ekstremt stolte af Nates statur og indflydelse på det rummedicinske område."

Holdet, der var medforfatter til papiret, består af forskere, herunder Szewczyk, hvis arbejde fokuserer på rumomics. De har til opgave at se på, hvordan NASA tog beslutningen om at tage en omics-tilgang til at forstå den molekylære og biologiske påvirkning af astronauter i rummet, og om denne foranstaltning er noget, som Den Europæiske Rumorganisation også bør følge med på.

Udover at identificere, om denne praksis er gavnlig for andre rumbureauer, hvilke datatyper der skal indsamles, hvilke prøveudtagningsmetoder der skal bruges, og på hvilke tidspunkter, kigger de også på, hvad der kan måles ved hjælp af multi-omics tilgange, såsom astronautens genomer og hvilke gener der udtrykkes, hvilke metabolitter der er til stede, er der ændringer i proteiner og mere.

"Takket være innovationer inden for videnskab, i stedet for at måle modeller og oversætte disse data til mennesker, er vi nu i stand til at måle mennesker og se på et individs genom og forudsige, om deres genom er i risiko for kræft eller diabetes, eller om et specifikt lægemiddel evt. eller måske ikke virker på dem baseret på deres genom," sagde Szewczyk. "Dette er en mulighed for at tage de samme moderne molekylærmedicinske tilgange og bruge det på astronauter til at identificere potentielle sundhedsrisici. Det er mere meningsfuldt end at bruge modeller og en reel mulighed for alle rumbureauer til at vide og sige, at de astronauter, de sender ud i rummet er og vil være sikre."

Ud over at give indsigt i, hvordan rutinemæssig indsamling af omics kan forbedre astronauters sundhed, vurderer forskerholdet også etiske og juridiske overvejelser, der er relevante for omics-data, der stammer fra europæiske astronauter og rumflyvningsdeltagere, med det mål at skabe et politisk landskab, hvor data kan være som åben som muligt for at maksimere det videnskabelige potentiale, men så lukket som nødvendigt for at beskytte de registrerede.

Szewczyk er en Osteopathic Heritage Foundation Ralph S. Licklider, D.O. Uddannet professor i molekylær medicin og hovedforsker ved Ohio Musculoskeletal and Neurological Institute i Heritage College of Osteopathic Medicine. Han har tidligere fløjet orme ud i rummet, analyseret, hvad der ændrede sig i dem i rummet og sammenlignet genudtrykkene i rummet med gnavere og astronauter, på udkig efter fællestræk i forandring som proteiner, der tillader muskler at fungere, og proteiner, der tillader celler at producere energi. Han følger i øjeblikket op på resultaterne fra disse tidligere flyvninger på to nye undersøgelser, der er planlagt til at flyve til den internationale rumstation i de kommende år. + Udforsk yderligere

Jessica Watkins skriver historie som den første sorte kvinde, der blev opsendt til ISS for en længere rummission