a) Abbiamo identificato mutazioni somatiche in noti geni driver dell'emopoiesi clonale di potenziale indeterminato (CHIP) utilizzando cellule mononucleate del sangue periferico isolate da 14 astronauti che hanno volato missioni Shuttle spaziali brevi della durata media di 12 giorni tra il 1998 e il 2001. Creato con BioRender.com. b) Numero di varianti somatiche a singolo nucleotide (SNV) non sinonimi nei geni del driver CHIP ospitati per soggetto. c) Tassi di diversi tipi di sostituzione osservati negli SNV clonali. È stata osservata solo una transizione da guanina a timina. d) Densità delle mutazioni mediante VAF per ciascun tipo di mutazione. Credito:Biologia delle comunicazioni / Sistema sanitario del Monte Sinai
Gli astronauti sono a maggior rischio di sviluppare mutazioni, possibilmente legate al volo spaziale, che possono aumentare il rischio di sviluppare cancro e malattie cardiache durante la loro vita, secondo uno studio unico nel suo genere della Icahn School of Medicine del Monte Sinai.
Un team di ricercatori ha raccolto campioni di sangue dagli astronauti della National Aeronautics and Space Administration (NASA) che hanno volato in missioni dello space shuttle tra il 1998 e il 2001. Hanno scoperto mutazioni del DNA, note come mutazioni somatiche, nel sistema di formazione del sangue (cellule staminali ematopoietiche) in tutti 14 astronauti studiati.
Le loro scoperte, pubblicate nel numero di agosto di Biologia delle comunicazioni , suggeriscono che il volo spaziale potrebbe essere associato a queste mutazioni e sottolineano l'importanza dello screening continuo del sangue degli astronauti durante la loro carriera e durante il loro pensionamento per monitorare la loro salute.
Le mutazioni somatiche sono mutazioni che si verificano dopo il concepimento di una persona e in cellule diverse dagli spermatozoi o dagli ovuli, il che significa che non possono essere trasmesse alla prole. Le mutazioni identificate in questo studio erano caratterizzate dalla sovrarappresentazione delle cellule del sangue derivate da un singolo clone, un processo chiamato ematopoiesi clonale (CH).
Tali mutazioni sono spesso causate da fattori ambientali, come l'esposizione alle radiazioni ultraviolette o ad alcune sostanze chimiche, e possono essere il risultato di chemio o radioterapia contro il cancro. Ci sono pochi segni o sintomi associati alla CH; la maggior parte dei pazienti viene identificata dopo il test genetico del sangue per altre malattie. Sebbene la CH non sia necessariamente un indicatore di malattia, è associata a un rischio più elevato di malattie cardiovascolari e cancro del sangue.
"Gli astronauti lavorano in un ambiente estremo in cui molti fattori possono provocare mutazioni somatiche, soprattutto radiazioni spaziali, il che significa che c'è il rischio che queste mutazioni possano trasformarsi in ematopoiesi clonale. Dato il crescente interesse sia per i voli spaziali commerciali che per l'esplorazione dello spazio profondo, e i potenziali rischi per la salute dell'esposizione a vari fattori dannosi associati a missioni spaziali di esplorazione ripetute o di lunga durata, come un viaggio su Marte, abbiamo deciso di esplorare, retrospettivamente, la mutazione somatica nella coorte di 14 astronauti", ha affermato lo studio autore principale David Goukassian, MD, Professore di Medicina (Cardiologia) presso il Cardiovascular Research Institute a Icahn Mount Sinai.
I soggetti dello studio erano astronauti che hanno volato missioni dello space shuttle relativamente brevi (mediana di 12 giorni) tra il 1998 e il 2001. La loro età media era di circa 42 anni; circa l'85% erano maschi e sei dei 14 erano alla loro prima missione. I ricercatori hanno raccolto campioni di sangue intero dagli astronauti 10 giorni prima del loro volo e il giorno dell'atterraggio, e globuli bianchi solo tre giorni dopo l'atterraggio. I campioni sono stati conservati a -80ºC per circa 20 anni.
Utilizzando il sequenziamento del DNA seguito da ampie analisi bioinformatiche, i ricercatori hanno identificato 34 mutazioni in 17 geni CH-driver. Le mutazioni più frequenti si sono verificate in TP53, un gene che produce una proteina di soppressione del tumore, e DNMT3A, uno dei geni mutati più frequentemente nella leucemia mieloide acuta.
Tuttavia, la frequenza delle mutazioni somatiche nei geni che i ricercatori hanno valutato era inferiore al due per cento, la soglia tecnica per le mutazioni somatiche nelle cellule staminali ematopoietiche da considerare ematopoiesi clonale a potenziale indeterminato (CHIP). Il CHIP è più comune negli anziani ed è associato ad un aumentato rischio di sviluppare malattie cardiovascolari e cancro sia ematologico che solido.
"Sebbene l'emopoiesi clonale che abbiamo osservato fosse di dimensioni relativamente ridotte, il fatto che abbiamo osservato queste mutazioni è stato sorprendente data l'età relativamente giovane e la salute di questi astronauti. La presenza di queste mutazioni non significa necessariamente che gli astronauti svilupperanno malattie cardiovascolari o cancro, ma c'è il rischio che, nel tempo, ciò possa accadere attraverso l'esposizione continua e prolungata all'ambiente estremo dello spazio profondo", ha detto il dottor Goukassian.
"Attraverso questo studio, abbiamo dimostrato che possiamo determinare la suscettibilità individuale degli astronauti a sviluppare malattie legate al loro lavoro senza alcuna implicazione che possa influire sulla loro capacità di svolgere il loro lavoro. In effetti, i nostri studi dimostrano l'importanza di uno screening precoce e continuo per valutare tale suscettibilità.La nostra raccomandazione è che la NASA, e il suo team medico, esaminino gli astronauti alla ricerca di mutazioni somatiche e possibile espansione clonale, o regressione, ogni tre o cinque anni e, non meno importante, anche negli anni del pensionamento, quando le mutazioni somatiche possono espandersi clonalmente e diventare CHIP."
La ricerca del team segue studi precedenti che hanno utilizzato gli stessi campioni per identificare i biomarcatori predittivi negli esosomi:piccole vescicole microscopiche a strati lipidici di acidi nucleici, proteine, lipidi e metaboliti che si formano all'interno delle cellule del corpo umano e vengono successivamente rilasciati nel sangue circolazione, trasportando quindi l'informazione dalle loro cellule di origine che riflette la loro condizione intercellulare. Questa caratteristica degli esosomi può qualificarli come ottimi biomarcatori di salute e/o malattia, oltre a trasferire informazioni da una cellula all'altra a grande distanza nel corpo.
Quando hanno trattato le cellule del cuore umano con esosomi derivati dagli astronauti, i ricercatori hanno scoperto che gli esosomi hanno influenzato la biologia del recettore della vitamina D, che svolge un ruolo chiave nella salute delle ossa, del cuore e dei muscoli scheletrici. Hanno anche valutato l'impatto del volo spaziale sul DNA mitocondriale, il genoma di piccoli organelli che forniscono energia alle cellule. In quello studio, il team ha scoperto che la quantità di DNA mitocondriale libero circolante nel sangue degli astronauti era da due a 350 volte superiore al normale, il che può portare a danni ossidativi e infiammazioni in altre parti del corpo.
"Attraverso questi studi, abbiamo dimostrato il potenziale per valutare il rischio per la salute del volo spaziale tra gli astronauti. Ciò che è importante ora è condurre studi prospettici longitudinali retrospettivi e ben controllati che coinvolgono un gran numero di astronauti per vedere come si evolve quel rischio in base a esposizione continua e quindi confrontare tali dati con i loro sintomi clinici, imaging e risultati di laboratorio. Ciò ci consentirà di fare previsioni informate su quali individui hanno maggiori probabilità di sviluppare malattie in base ai fenomeni che stiamo vedendo e aprire la porta alla precisione individualizzata approcci della medicina all'intervento precoce e alla prevenzione", ha affermato il dottor Goukassian. + Esplora ulteriormente
