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美国用同卵双胞胎开展太空遗传学研究

来源:生物谷   2015-3-30 9:08:49   浏览:1479

当美国航空航天局NASA宇航员Scott Kelly,将在2015年3月28日开始,执行为期1年的国际空间站太空飞行任务,他同时要参加一项新的研究项目,分析太空飞行对人类的生物学影响。

科学家将采集基因组、分子、生理学等数据,并和他居住在地面的同卵双生兄弟进行比较,他的兄弟Mark Kelly是已经退休的宇航员。利用这种特殊的同卵双生研究对象分析太空环境对人体的影响十分有效。

不过这一耗资150万美圆的同卵双生研究结果可能不会被公开发表,Kellys兄弟正在进行全基因组序列测定,如果发现敏感医学信息,这些信息对某些特殊的疾病比较敏感,但是他们不同意公开,这一研究结果将永远不能发表。NASA休斯顿的詹森航太中心人类研究项目科学家首席代表Craig Kundrot说,这是一个新的领域,无法预测会发生什么。

同卵双生研究数据比对宇航员John Glenn的研究更有价值,1962年John Glenn曾经进行环绕地球飞行,36年后77岁时他再次进行航天飞机飞行。对他的研究发现同年龄的其他人对应激的处理能力更强一些。西北大学神经生物学家Martha Vitaterna认为,如果对比基因组一样的同卵双生,飞行时间更长后采集的样本能获得更有说服力的结果。

这一研究首先比较两兄弟的基因,其中一个将在接近零重力高太空辐射环境下长时间飞行,还将对飞行前、飞行过程和飞行后的数据进行对比分析。克罗拉多州立大学辐射生物学家Susan Bailey说,这些数据足够进行统计学分析获得可靠结论。

擅长双胞胎研究的挪威公共卫生研究院遗传流行病学家Jennifer Harris认为,通过观察那些基因在飞行过程中关闭或启动,科学家能更好地理解生理变化过程中的基因通路改变,如果这一研究等公开发表,将对促进这一领域的研究十分重要。

NASA 和俄罗斯太空局长期研究人体如何适应太空飞行。但是双胞胎研究对象首次采用基因组技术用于这一领域。不仅Kelly兄弟的基因组序列被测定,也将检测基因表达,基因标志,染色体长度和其他详细的健康指标。纽约威尔康奈尔医学院遗传学家Christopher Mason说,这一研究采用现代最复杂的分子生物学技术,重要的是研究对象为双胞胎。

这一研究的思路来自Kelly兄弟的研究,Scott已经有180天的飞行经历,他和俄罗斯宇航员Mikhail Kornienko将进行一年的飞行。Gennady Padalka将和他们一起前往太空舱,计划停留6月,将破人类太空飞行记录,目前记录为803天。

Mark Kelly曾经有四次相对短时间的航天飞机飞行经历,2011年退休前总飞行时间为54天。Scott完成这次任务返回地面后,他将有10次飞行经历。兄弟两人的太空飞行经历有很大差别,Mark从没有长期停留达到太空适应的时间,但是Scott经过过多次。

兄弟两人已经提供了基因样本,包括血液、唾液、尿液和大便。Scott本次飞行过程和返回的整个过程中,这些样本将定期进行采集。

兄弟两人已经接受遗传学咨询,对这些研究的可能影响和危害进行了了解,所有基因组信息都被严格限制在10名研究人员内,没有经过他们的授权不能公开发表。Kundrot指出,采集宇航员的基因信息对未来的宇航员很有价值,如果宇航员的基因组显示他/她的基因对太空辐射非常敏感,这将会影响到NASA决定是否将该宇航员送到太空。

参与这一研究的研究人员大约一半过去从没有研究过宇航员。关于太空飞行对肠道菌群影响的研究,过去曾经有过,对双胞胎肠道菌群也有过研究,但是对太空飞行双胞胎道菌群的研究这是首次。他们将继续保持日常饮食,当然地面的Mark不会限制吃冻干太空食品,Scott只能吃这种东西。这当然会影响研究结果,不过从人道角度考虑,不能让他们吃一样的食物。Bailey小组将研究端粒,这种染色体结构会随着年龄增大逐渐缩短。Bailey推测,经过太空飞行1年后Scott的端粒缩短速度会比Mark快一些。这一研究将对理解地球上人类衰老的过程十分重要。Mason将研究兄弟两人的DNA和RNA的甲基化标志,这一研究属于表观遗传学领域,他期待能看到令人激动的结果。(生物谷Bioon.com)

 

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