Астронавты-близнецы и влияние космоса на здоровье

Астронавты-близнецы Скотт (слева) и Марк (справа) Келли.
Астронавты-близнецы Скотт (слева) и Марк (справа) Келли.

На встрече исследователей Программы по изучению человека (Human Research Program) в НАСА представили предварительные результаты проекта Twin Study. Это исследование было посвящено влиянию длительных космических полётов на здоровье. В программе приняли участие два астронавта-близнеца — Скотт (Scott Kelly) и Марк Келли (Mark Kelly). Анализы биологического материала близнецов показали, что за время, проведённое на орбите, у одного из них изменилась экспрессия генов и другие биологические показатели.

«В ноябре 2012 года, вскоре после того, как Скотта Келли выбрали для годового полёта в космос, он спросил: а мой брат на Земле будет заниматься чем-нибудь интересным? Мы поняли, что это уникальная возможность провести серию исследований, потому что у нас есть один близнец в космосе, а другой — на земле», — рассказывает заместитель руководителя Программы по изучению человека Крейг Кандрот (Craig Kundrot). Астронавты-близнецы обладают практически идентичными геномами и схожим жизненным опытом, поэтому специалисты НАСА решили взять у братьев пробы биологического материала до и после окончания полёта и сравнить их. Помимо образцов крови и мочи их интересовали кишечная флора, физиология, поведение и мышление.

26 января в Галвестоне, штат Техас, учёные представили предварительные результаты исследования. «Почти все сообщают, о том, что видят различия», — отмечает один из членов научной группы Кристофер Мейсон, генетик Медицинской школы Вейл Корнелл (Weill Cornell Medicine) Корнеллского университета (Cornell University). «Данные такие свежие, что часть до сих пор поступает из секвенаторов», — говорит Мейсон.

Теперь перед исследователями стоит непростая задача — понять, какие изменения связаны с полётом в космос, а какие появились в результате естественных процессов. А поскольку близнецов всего двое, из полученных данных нельзя делать выводы о людях в целом. Но это не значит, что эксперимент был бесполезным: в ходе Twin Study специалистам НАСА удалось провести очень подробный анализ экспрессии генов. «Самое важное — показать, что мы можем это сделать, — объясняет член научной группы Эндрю Файнберг (Andrew Feinberg), — Не думаю, что люди понимали, что изучать геномику астронавтов в космосе так просто».

Во время миссии 2015—2016 годов Скотт Келли провёл в космосе 340 суток. Его брат Марк с 2001 по 2011 год налетал на шаттлах 54 дня. Анализ длины теломер — концевых участков хромосом — близнецов показал, что за время последней миссии теломеры Скотта стали длиннее, чем у брата. «Это полная противоположность тому, чего мы ожидали», — признаётся Сьюзан Бейли (Susan Bailey), специалист по радиационной биологии Государственный университет Колорадо в Форт-Коллинсе (Colorado State University). Однако учёные не ошиблись, их результаты подтвердила другая лаборатория. Когда Скотт Келли вернулся на Землю, его теломеры довольно быстро вернулись к предполётному уровню. Специалисты НАСА намерены выяснить, в чём дело. Они начали отдельное исследование с участием других астронавтов, ожидается, что этот эксперимент завершится в 2018 году.

За год у Скотта количество метилированной ДНК снизилось, а у Марка напротив, возросло. После того, как миссия завершилась, показатели обоих мужчин вернулись к прежнему уровню. Что это значит, учёным пока не ясно. Кроме того, научная группа Мейсон сообщает, что у близнецов изменилась экспрессия генов. На Земле такое случается часто и, как правило, связано с перестройкой условий среды, например, со сдвигом режима дня. Но у Скотта отклонения превысили норму.

Статьи с результатами исследования мы дождёмся не скоро, и вероятно, часть данных вообще не выложат в открытый доступ. Теперь братьям Келли предстоит просмотреть всю информацию, чтобы не допустить к публикации конфиденциальные сведения.

Метилирование ДНК — модификация молекулы ДНК без изменения самой нуклеотидной последовательности. Она заключается в присоединении к специфическому участку ДНК метильной группы. Метилированный нуклеотид может затем окисляться особыми ферментами, что в конечном итоге приводит к его деметилированию. Метилирование ДНК считается, в основном, присущим эукариотам. У человека метилировано около 1 % геномной ДНК.