Anche l’esercizio intenso degli astronauti non può compensare l’atrofia muscolare causata dalla microgravità. L’atrofia si verifica, in parte, attraverso un meccanismo sottostante che regola l’assorbimento del calcio. Ricerche recenti hanno dimostrato che l’esposizione al volo spaziale altera l’assorbimento del calcio nei muscoli. Tuttavia, i meccanismi molecolari che guidano questi cambiamenti non sono ben studiati.
I ricercatori dell’Ames Research Center hanno studiato questi meccanismi applicando l’apprendimento automatico (ML) per identificare modelli nei set di dati su topi esposti alla microgravità. I metodi ML sono particolarmente efficaci nell'identificare modelli in dati biologici complessi e sono adatti per la ricerca biologica spaziale in cui piccoli set di dati vengono spesso combinati per aumentare la potenza statistica.
L’allenamento di resistenza può contrastare gli effetti negativi sulla salute della microgravità sull’atrofia muscolare, ma una nuova ricerca del Centro di ricerca Ames cerca di comprendere i meccanismi fisiologici in gioco per identificare biomarcatori che possano informare contromisure innovative. Lo studio era un progetto del programma di formazione sulle scienze della vita spaziale della NASA presso l'Ames Research Center. È stato pubblicato sulla rivista npj Microgravity .
L’analisi di apprendimento automatico mostra i fattori molecolari che determinano i cambiamenti fisiologici nella pompa del reticolo sarcoplasmatico/endoplasmatico dei canali del calcio (SERCA), portando a cambiamenti muscolari e perdita muscolare nei roditori dei voli spaziali. Sono stati creati modelli ML per identificare le proteine che potrebbero predire la resilienza di un organismo alla microgravità rispetto all'assorbimento di calcio nei muscoli. Si è scoperto che proteine specifiche, Acyp1 e Rps7, sono i biomarcatori più predittivi associati a un maggiore apporto di calcio nei muscoli a contrazione rapida.
Questo studio ha offerto un primo sguardo all’uso della ML sull’assorbimento di calcio nei muscoli esposti a condizioni di microgravità. Questo studio ha dimostrato il ruolo dell'iniziativa di scienza aperta della NASA nell'accelerare la biologia spaziale facendo affidamento sull'Open Science Data Repository (OSDR) e sui gruppi di lavoro di analisi di ARC, nonché il coinvolgimento di un gruppo di ricerca internazionale proveniente da Stati Uniti, Canada, Danimarca e Australia. In particolare, il primo autore dell'articolo era uno studente universitario della UC Berkeley, a dimostrazione del potenziale illimitato delle collaborazioni NASA-Berkeley nella ricerca sulle scienze della vita con il prossimo Berkeley Space Center presso il NASA Research Park.
Ulteriori informazioni: Kevin Li et al, L'apprendimento automatico spiegabile identifica le firme multi-omiche della risposta muscolare al volo spaziale nei topi, npj Microgravity (2023). DOI:10.1038/s41526-023-00337-5
Informazioni sul giornale: npj microgravità
Fornito dalla NASA
