Hvordan NASA fik Scott Kellys blod tilbage til jorden til tvillingeundersøgelse

Videnskab


Hvordan NASA fik Scott Kellys blod tilbage til jorden til tvillingeundersøgelse

Francine Garrett-Bakelman husker stadig den dag, hvor hun muligvis holdt det mest værdifulde hætteglas med blod i sin karriere. Det var den 3. marts 2016, dagen hvor astronaut Scott Kelly skulle vende tilbage til Jorden efter næsten et år på den internationale rumstation.

Garrett-Bakelman, nu læge-videnskabsmand ved University of Virginia, fik udleveret Kellys blodprøver kort efter, at han landede på Jorden i Johnson Space Center i Houston. Det eneste hun kunne tænke på var ikke at tabe dem.


'Det var bare en unik situation med at håndtere rumbundet materiale og have ansvaret for at sikre, at protokollen går godt,' sagde hun.

'Du får kun et skud. Det var virkelig stressende.”

Prøverne var en del af NASAs vartegn Tvillingundersøgelse , der offentliggøres fredag ​​i tidsskriftetVidenskab. Mens Scott Kelly svævede 254 miles over på ISS, var hans identiske tvillingebror Mark nede på Jorden - hvilket gav videnskabsmænd en unik mulighed for at sammenligne tvillingernes biologiske data.

'[Scott gjorde en] enorm forpligtelse til videnskaben og vores land,' sagde Mark på en telefonkonference, hvor han annoncerede avisens resultater, 'og en enorm offentlig tjeneste.'


'Jeg fik hele herligheden, og du fik en masse arbejde,' svarede Scott i spøg.

Rapporten har gode nyheder for håbefulde rumrejsende: Langsigtede rumrejser - den slags, der ville være nødvendige for missioner til Mars eller de mange planeter udenfor - er muligvis ikke skadelige for mennesker.

Selvom 559 mennesker har besøgt rummet, har der kun været otte missioner længere end 300 dage - og Kellys er det første tvillingepar, der gennemgår et rumstudie.

'Du får kun et skud. Det var virkelig stressende.” – Francine Garrett-Bakelman, hovedforfatter

Ti forskerhold indsamlede data om Kellys fra prøver af deres afføring, urin og blod – og gav information om alt fra indholdet af deres tarmmikrobiom til stabiliteten af ​​deres DNA – i 25 måneder før, under og efter ISS-missionen. Mens Scott var i rummet, blev nogle af hans prøver skudt tilbage til Jorden på en bæreraket, mens andre blev bevaret til hans tilbagevenden.


Undersøgelsen var den første til at finde ud af, hvordan man kan bevare og sende blod tilbage til Jorden. Til det rekrutterede holdet Garrett-Bakelman, et juniorfakultetsmedlem i 2014 ved Cornell Medical School, der studerede en blodkræft, akut myeloid leukæmi. Det virker måske ikke som noget relateret til rummet, men Garrett-Bakelman fortalte The Daily Beast, at hun havde en værdifuld færdighed: at behandle blod og analysere genetisk udtryk i prøver - præcis hvad eksperimentet med Kelly-tvillingerne ville kræve.

'Det var fuldstændig surrealistisk, en drøm der gik i opfyldelse,' sagde Garrett-Bakelman.

TELOMERE MYSTERIET

Rapporten klassificerede 10 biologiske forskelle mellem tvillingerne i lav-, mellem- og højrisikokategorier, afhængigt af skadens sværhedsgrad og hvor længe den varede efter Scott kom tilbage til Jorden.

Størstedelen af ​​Scotts biomarkører, inklusive hans reducerede kropsmasse og mikrobiomsammensætning, vendte hurtigt tilbage til det normale.


Men Garrett-Bakelman og hendes kolleger bemærkede noget interessant i telomererne, hætterne på vores DNA, der beskytter det mod skader. På Jorden, jo længere telomerer er, desto bedre er en persons helbred - fordi når vi bliver ældre, skrumper disse telomerer, hvilket efterlader DNA mere modtageligt for skade.

Scott Kellys telomerer fik doglængere. Endnu mærkeligere, da Scott Kelly vendte tilbage til Jorden, hoppede hans telomerer tilbage til deres kortere længde over tid.

Hvorfor det skete er et mysterium. 'Det er én person, og det er svært at konkludere,' sagde Garrett-Bakelman.

Selvom den gennemsnitlige telomerlængde vendte tilbage til normal seks måneder efter turens afslutning, fik Scott færre telomerer - hvilket kunne udgøre en risiko for hjerte-kar-sygdomme og nogle former for kræft.

'I betragtning af, at størstedelen af ​​de biologiske og menneskelige sundhedsvariabler forblev stabile eller vendte tilbage til baseline efter en 340-dages rummission, tyder disse data på, at menneskers sundhed for det meste kan opretholdes over denne varighed af rumflyvning.' - NASA

Andre højrisikoændringer omfattede en række okulære symptomer kendt som rumflyvningsassocieret neuro-okulært syndrom (SANS), kognitiv tilbagegang og fortykkelse af carotis intima-mediet, en del af en arterievæg, som NASAs Stuart Lee beskrev på en konference ring forud for avisens udgivelse som en 'prædiktor for 10-års risiko for hjertekarsygdomme.'

På trods af disse resultater er rapporten optimistisk med hensyn til fremtiden for langsigtede rumrejser.

'I betragtning af, at størstedelen af ​​de biologiske og menneskelige sundhedsvariabler forblev stabile eller vendte tilbage til baseline efter en 340-dages rummission, tyder disse data på, at menneskers sundhed for det meste kan opretholdes over denne varighed af rumflyvning,' sagde rapporten.

Garrett-Bakelman sagde, at Scott Kellys generelle sundhedsstabilitet er afgørende information. 'Dette er virkelig vigtigt, fordi det ikke kunne have været tilfældet [at hans helbred forblev det samme],' sagde hun. »Det kunne have været noget helt andet. Vores menneskelige krop er mere tilpasningsdygtig, og det at leve på Jorden kunne kun være én fortolkning af det. En anden fortolkning er, at han [Scott Kelly] befandt sig i den internationale rumstation og i grænserne af Jordens magnetfelt. Måske ud over det er historien anderledes.

'Men det er betryggende, at de fleste af de ting, vi så, var inden for rækkevidde af, hvad vi forventede.'

'Dette er en undersøgelse af en'

Forfatterne anerkender, at denne undersøgelse har en utrolig lille stikprøvestørrelse - og at selvom Kellys er identiske tvillinger, er det umuligt at tilskrive enhver ændring i Scott som en konsekvens af hans tid i rummet. Mark kom for eksempel til at bruge sit år på at spille golf og drikke alkohol, mens Scott var indespærret på en rumstation, hvor det er forbudt at drikke.

Den Internationale Rumstation udgør også andre risici end for eksempel Mars, hvor strålingen er meget større.

'Dette er en undersøgelse af en,' understregede Garrett-Bakelman. Også 'dette taler kun til oplevelsen af ​​en kaukasisk mand. Men hvad hvis personen er en kvinde? Hvad hvis personen er asiatisk eller afroamerikansk? Hvad hvis vi ikke kender personens baggrund? Hvordan kan det påvirke deres kroppe?”

Ikke desto mindre sagde Garrett-Bakelman, at dette var en perfekt undersøgelse til at sætte gang i vores forståelse af mennesker i rummet, fordi Kellys er tvillinger.

'Referencen for at have en tvilling er meget fordelagtig, så vi kan eliminere enhver indflydelse, genetik kan have på resultaterne,' sagde hun. 'Set fra det perspektiv var det et fantastisk studie, det bedste at starte med faktisk.'

'Hvad hvis personen er en kvinde? Hvad hvis personen er asiatisk eller afroamerikansk? Hvad hvis vi ikke kender personens baggrund? Hvordan kan det påvirke deres kroppe?” – Francine Garrett-Bakelman, hovedforfatter

Eksperter advarer dog om, at det er umuligt endeligt at vide, at observerede forskelle mellem brødrene kan tilskrives rumfart alene.

'At tilskrive ændringerne til Scotts tid i rummet er nuanceret,' Chirag Patel og Chirag Lakhani , medforfattere på den største tvillingeundersøgelse til dato , fortalte The Daily Beast via e-mail. Mens Kellys er enæggede tvillinger, tilføjede de, kunne mange af de målte biomarkører også have været påvirket af miljøforhold, de blev udsat for individuelt, før undersøgelsen begyndte.

'At replikere fundene i andre tvillinger vil være nødvendigt for at konkludere, om disse fund faktisk skyldes deres tid i rummet eller andre individuelle forskelle,' tilføjede de.

Vi har ikke hørt den sidste af Kellys. 'Lige nu er dette den indledende fortolkning og analyse af vores data,' sagde Garrett-Bakelman. 'Jeg forventer, at der i løbet af de næste par måneder eller år vil komme yderligere rapporter ud.'

'Hvis I nogensinde har brug for mig til mere videnskab, så tøv ikke med at spørge,' sagde Mark under opkaldet.