Quando gli scienziati completano un esperimento a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, le ramificazioni di quel lavoro sono appena iniziate. La NASA porta avanti un'eredità di decenni di dati di ricerca biologica, alimentando nuove scoperte molto tempo dopo che gli studi si sono conclusi nello spazio.

Tale eredità è evidente in una pubblicazione di Cell Press, una raccolta di riviste scientifiche che ha recentemente raccolto 29 articoli sulla biologia del volo spaziale o sullo studio di come lo spazio influisce sul corpo umano. Un certo numero di documenti si basava sull'archivio dei dati delle scienze della vita della NASA (LSDA) e sul Genelab della NASA, due depositi che contengono decenni di campioni biologici e dati della Stazione Spaziale Internazionale.

L'LSDA presso il Johnson Space Center della NASA a Houston è incaricato di raccogliere e archiviare dati e campioni dal Programma di ricerca umana (HRP), compresa la ricerca sulla stazione spaziale. Risale al 1979 e comprende più di 32, 000 campioni animali e microbici provenienti da indagini su stazioni spaziali e navette spaziali e relativi studi a terra.

GeneLab della NASA presso l'Ames Research Center nella Silicon Valley, California, contiene dati completi provenienti da analisi di campioni di voli spaziali e corrispondenti esperimenti a terra iniziati nel 1995. È il primo database omics relativo allo spazio. L'omica si riferisce alle scienze biologiche che terminano in "-omica, "come la genomica, lo studio dei geni, e proteomica, lo studio di tutte le proteine ​​in una cellula, fazzoletto di carta, o organismo. I dati GeneLab provengono dall'analisi di una varietà di biomolecole, compreso il DNA, RNA, e proteine.

Entrambi i dati LSDA e GeneLab sono prontamente disponibili per la comunità scientifica.

L'approccio omico consente agli scienziati di avere una visione completa piuttosto che esaminare una singola parte di una cellula o di un organismo. Lo scienziato del progetto GeneLab Jonathon M. Galazka lo definisce un approccio imparziale alla biologia. "Raccogli dati e ti lasci guidare verso una risposta, " dice. I dati provengono da una varietà di organismi modello tra cui vermi, roditori, e piante, oltre che dagli astronauti.

I giornali di Cell Press utilizzavano i dati archiviati in vari modi.

Un documento ha esaminato i profili immunitari e i microRNA circolanti, o miRNA, nei topi dopo aver simulato la radiazione nello spazio profondo. Nel corpo, Il miRNA è coinvolto nell'espressione genica e svolge ruoli importanti nella funzione sana e nelle malattie.

"Si trova in ogni tipo di fluido nel corpo ed entra ed esce dalle cellule, " dice il ricercatore Afshin Beheshti ad Ames. "La nostra ipotesi era che i miRNA siano associati a determinate malattie e funzioni, in questo caso, effetti causati dalle radiazioni spaziali".

La ricerca è tra le prime a utilizzare una nuova tecnologia per i raggi di radiazione cosmica galattica simulati (GCRB) e per i raggi simulati di brillamenti solari. Entrambi possono influenzare gli astronauti. I risultati suggeriscono che entrambi i tipi di radiazioni sopprimono in modo univoco il sistema immunitario. Lo studio ha anche identificato i miRNA circolanti nel sangue che potrebbero causare questa soppressione. Nelle future missioni spaziali, potrebbe essere possibile utilizzare il profilo di miRNA di una persona per monitorare il cambiamento immunitario. Inoltre, l'inibizione della produzione di miRNA specifici potrebbe servire come potenziale contromisura. I ricercatori stanno ora lavorando a diversi studi di follow-up, compreso l'uso di test di un inibitore di miRNA per contrastare gli effetti delle radiazioni.

Con il sequenziamento dei miRNA dello studio e altri dati disponibili tramite GeneLab, "altri ricercatori possono trovare nuove idee o vedere cosa ci siamo persi, " fa notare Beheshti.

Un altro documento ha utilizzato i dati GeneLab esistenti per esaminare gli effetti della gravità sul verme C. elegans, un organismo modello utilizzato in molti studi biologici, compreso Micro-16, un esperimento lanciato a bordo della missione Northrop Grumman CRS-15 il 20 febbraio.

"Volevamo scoprire nuove molecole importanti nella risposta del corpo al cambiamento della gravità, ", afferma il co-investigatore e professore associato dell'Università di Exeter Tim Etheridge.

La ricerca ha scoperto che la gravità alterata ha causato sottili cambiamenti in circa 1, 000 geni coinvolti nel sistema nervoso e controllati da funzioni metaboliche legate all'insulina. Questo risultato suggerisce che i cambiamenti nel sistema nervoso potrebbero essere importanti nella risposta degli astronauti a un volo spaziale prolungato.

Etheridge aggiunge che l'accesso ai dati GeneLab è stato essenziale per questo lavoro.

"Possiamo curare le cose nei topi, ma estrapolare agli umani è il trucco, " dice Beheshti. "Nello spazio, hai solo una manciata di volontari astronauti invece delle migliaia di soggetti di ricerca tipici di tali esperimenti. L'accesso a tutti i dati archiviati degli esseri umani studiati sia sulla Terra che nello spazio aiuta a compensare questo. Se diventi creativo, puoi combinare set di dati e ottenere informazioni utili."

Galazka spiega che GeneLab aggiunge anche dati al di fuori di ciò che è stato raccolto per l'esperimento, come misure di dosi di radiazioni o temperatura e qualità dell'aria dalla cabina della stazione spaziale. Campioni e dati GeneLab sono disponibili anche come opportunità di scienza aperta. Nuove informazioni possono essere generate da altri, comprese le analisi dei campioni rimanenti, aggiungendo a quello dalla ricerca originale.

"Penso che ciò che vedrai in futuro sia una sorta di fusione o di connessioni più forti tra LSDA e GeneLab per un sistema di dati delle scienze della vita più coeso, " dice Galazka. "In genere, la scienza si sta muovendo verso un modello in cui l'organizzazione dei dati, distribuzione, e l'analisi sta diventando più importante, e sistemi come questi saranno fondamentali".

Beheshti dice che la compilation Cell Press, una delle più grandi raccolte di documenti di biologia spaziale in un unico luogo, contribuito ad aumentare la consapevolezza della ricerca in biologia spaziale. I custodi dei dati della stazione spaziale della NASA sono pronti quando altri ricercatori chiamano.