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Spesso, quando si ricercano i cambiamenti molecolari e biologici che accadono nello spazio, modelli come roditori, vermi e lieviti vengono utilizzati per studiare gli effetti e le conseguenze del volo spaziale di lunga durata come un modo per capire come la microgravità influisce sugli esseri umani nello spazio. Tuttavia, Nate Szewczyk dell'OHIO, Ph.D., e molti altri ricercatori di tutto il mondo hanno pubblicato un documento che propone un programma per l'Agenzia spaziale europea che potrebbe potenzialmente rivoluzionare la medicina spaziale raccogliendo regolarmente campioni biologici dagli astronauti per l'uso con il taglio- tecnologie all'avanguardia per comprendere gli effetti sui loro geni, mRNA, proteine e metaboliti (comunemente denominate tecnologie "omiche").
L'articolo, intitolato "Routine omics collection è un'opportunità d'oro per la ricerca umana europea nello spazio e negli ambienti analogici", pubblicato sulla rivista Patterns , descrive in dettaglio come il profiling omics è pronto per trasformare la medicina spaziale e migliorare l'assistenza sanitaria sul lavoro per gli astronauti. Gli autori dell'articolo prevedono che la profilazione omica migliorerà la salute degli astronauti e mitigherà i rischi dei voli spaziali, il che potrebbe aumentare il successo della missione in attività più ambiziose come i viaggi su Marte. Il gruppo di ricercatori prosegue evidenziando nel documento i passi collaborativi che dovrebbero essere presi per progettare una risorsa di dati standardizzata che possa essere utilizzata negli anni a venire man mano che i dati e la scienza si evolvono.
"Abbiamo fatto pressioni affinché un programma di raccolta di omics di routine diventasse parte della misura standard per gli astronauti nell'Agenzia spaziale europea", ha affermato Szewczyk. "Recuperando e analizzando questi dati, abbiamo l'opportunità di approfondire le migliori pratiche di medicina personalizzata per le persone inviate nello spazio."
Uno studio gemello è stato condotto dalla NASA in cui l'organizzazione ha eseguito la profilazione molecolare di un individuo che ha mostrato che è possibile utilizzare approcci di dati di grandi dimensioni per comprendere la salute degli astronauti. Nello studio della NASA, hanno misurato quanto fosse in forma l'astronauta prima del volo, in volo e dopo il volo per raccogliere le informazioni sulla sua salute e come potrebbe fluttuare nello spazio. Dopo essere stata in grado di analizzare e vedere l'utilità di questo set di big data, la NASA ha deciso di farne un approccio standard per il futuro.
"Abbiamo approfittato del fatto che la NASA abbia realizzato questa pratica standard perché riteniamo che sia qualcosa che altre agenzie spaziali devono affrontare per assicurarsi che stiano trovando l'approccio migliore alla salute dei loro astronauti mentre si trovano nello spazio", ha aggiunto Szewczyk.
Uno dei colleghi di Szewczyk, Brian Clark, Ph.D., che dirige l'Ohio Musculoskeletal and Neurological Institute (OMNI) dell'OHIO, ha osservato che "è un momento emozionante per il campo dell'astrobiologia. Da decenni sappiamo che il volo spaziale rappresenta un aspetto sostanziale rischi per la salute umana e che gli effetti fisiologici del volo spaziale prolungato variano enormemente da una persona all'altra.Se guardi dieci persone che trascorrono sei mesi sulla Stazione Spaziale Internazionale, vedrai risposte drammaticamente diverse tra le persone in cose come la quantità di perdita muscolare e ossea che subiscono. Alcuni sperimentano una quantità sbalorditiva di perdita, mentre altri se la passano notevolmente meglio. L'avvento delle tecnologie omiche è chiaramente la nostra migliore scommessa per capire cosa guida questa variabilità e far progredire veramente la medicina spaziale personalizzata. trarre da questo tipo di studi si estende ben oltre i confini dello spazio esterno e ha implicazioni per la medicina tradizionale, come understa Trovare l'impatto del disuso prolungato che si verifica a seguito di lesioni, chirurgia ricostruttiva e malattia. È fantastico vedere questo invito all'azione e siamo estremamente orgogliosi della statura e dell'influenza di Nate nel campo della medicina spaziale."
Il team che è stato coautore del documento è composto da scienziati, tra cui Szewczyk, il cui lavoro si concentra sull'omica spaziale. Hanno il compito di esaminare come la NASA ha preso la decisione di adottare un approccio omics per comprendere l'impatto molecolare e biologico degli astronauti nello spazio e se questa misura è qualcosa che anche l'Agenzia spaziale europea dovrebbe seguire.
Oltre a identificare se questa pratica è vantaggiosa per altre agenzie spaziali, quali tipi di dati raccogliere, quali metodi di campionamento utilizzare e in quali momenti, stanno anche esaminando ciò che può essere misurato da approcci multi-omici, come i genomi degli astronauti e quali geni vengono espressi, quali metaboliti sono presenti, ci sono cambiamenti nelle proteine e altro ancora.
"Grazie alle innovazioni nella scienza, invece di misurare modelli e tradurre quei dati per gli esseri umani, ora siamo in grado di misurare le persone e guardare il genoma di un individuo e prevedere se il loro genoma è a rischio di cancro o diabete, o se un farmaco specifico può o potrebbe non funzionare su di loro in base al loro genoma", ha detto Szewczyk. "Questa è un'opportunità per adottare gli stessi approcci di medicina molecolare moderna e utilizzarli sugli astronauti per identificare potenziali rischi per la salute. È più significativo dell'utilizzo di modelli e una reale opportunità per tutte le agenzie spaziali di sapere e dire che gli astronauti stanno inviando nello spazio sono e saranno al sicuro."
Oltre a fornire informazioni su come la raccolta di routine di omics può migliorare la salute degli astronauti, il team di ricercatori valuta anche considerazioni etiche e legali relative ai dati omics derivati dagli astronauti europei e dai partecipanti ai voli spaziali, con l'obiettivo di creare un panorama politico in cui i dati possono essere aperto il più possibile per massimizzare il potenziale scientifico ma il più chiuso possibile per proteggere gli interessati.
Szewczyk è una Osteopathic Heritage Foundation Ralph S. Licklider, D.O. Professore dotato di medicina molecolare e ricercatore principale dell'Ohio Musculoskeletal and Neurological Institute presso l'Heritage College of Osteopathic Medicine. In precedenza ha trasportato vermi nello spazio, analizzando cosa cambiava in loro nello spazio e confrontando le espressioni geniche nello spazio con roditori e astronauti, cercando elementi in comune nel cambiamento come proteine che consentono ai muscoli di funzionare e proteine che consentono alle cellule di produrre energia. Attualmente sta seguendo i risultati di questi voli passati su due nuove indagini programmate per volare alla Stazione Spaziale Internazionale nei prossimi anni. + Esplora ulteriormente
