原文以Astronaut twin study hints at stress of space travel為標(biāo)題
發(fā)布在2017年1月26日的《自然》新聞上
原文作者：Alexandra Witze
對NASA的雙胞胎宇航員Scott和Mark Kelly的研究發(fā)現(xiàn)，在太空中生活將近一年后，宇航員的基因表達發(fā)生了變化。
NASA前所未有的雙胞胎實驗得到了初步結(jié)果。在這項實驗中，研究者詳盡地探索了宇航員Scott Kelly和他的同卵雙胞胎Mark之間的基因差異。Scott Kelly在太空中連續(xù)停留了將近一年時間，在任務(wù)前、任務(wù)中和任務(wù)后取得的測量結(jié)果顯示，他的基因表達、DNA甲基化和其它生物標(biāo)記物的水平都出現(xiàn)了變化，且可能與他的太空生活有關(guān)。
康奈爾大學(xué)維爾醫(yī)學(xué)院的遺傳學(xué)家Christopher Mason表示，從染色體長度到腸道微生物組，“幾乎每個人都報告自己從中發(fā)現(xiàn)了差異”。1月26日，他和其他項目科學(xué)家在NASA人類研究項目的科學(xué)家會議上報告了初步結(jié)果?！皵?shù)據(jù)都是新鮮出爐，其中一些還是我們剛剛從測序儀上得到的。”
現(xiàn)在，研究者面臨的挑戰(zhàn)是區(qū)分這些變化有多少是航天任務(wù)造成的生理影響，又有多少只是自然變動。而且，由于Kelly雙胞胎僅代表兩個人，他們的結(jié)果可能無法推廣到其他人身上。
NASA宇航員Scott Kelly（左）在國際空間站生活了一年時間；他的雙胞胎兄弟Mark則沒有。
Pat Sullivan/AP Photo
但這項工作仍然是迄今最為詳細的分子表達譜研究之一，且針對的是對人類生理挑戰(zhàn)巨大的環(huán)境。“這項研究最重要的地方在于，它證明了我們能做到這件事，”團隊成員Andrew Feinberg表示，他是約翰·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一位遺傳學(xué)家?！拔艺J為人們并沒有意識到對太空中的宇航員做基因組學(xué)研究有這么容易?！?/p>
2015年到2016年間，Scott Kelly在太空中度過了340天時間，在職業(yè)生涯中共在太空中停留了520天。Mark Kelly也是一位宇航員，2001年到2011年間，他執(zhí)行了四次航天飛機任務(wù)，總計在太空中停留了54天時間。
由于他們有著幾乎相同的基因組和類似的生活經(jīng)歷，NASA從Kelly兄弟身上提取了血液和其它生物樣本，試圖觀察長時間的航天飛行帶來的生物學(xué)變化。
對Kelly雙胞胎端粒（染色體末端的“小帽子”）的研究顯示，在太空中，Scott的端粒長得比他的雙胞胎兄弟的更長了?！斑@和我們的預(yù)期恰恰相反，”科羅拉多州立大學(xué)的放射生物學(xué)家Susan Bailey表示。她說，另一家實驗室也研究了同樣的樣本，并確認了這種令人困惑的端粒延長現(xiàn)象。
回到地面后，Scott的端粒長度就相對迅速地回到了飛行前的水平?？茖W(xué)家們正在努力弄清這意味著什么，并在另外十位無親緣關(guān)系的宇航員中開展一項針對端粒長度的獨立實驗，這項實驗預(yù)計于2018年結(jié)束，或?qū)楹教祜w行對端粒的影響帶來更多的見解。
Feinberg說，在太空飛行期間，Scott的DNA甲基化（化學(xué)標(biāo)記物可逆轉(zhuǎn)地添加在DNA 分子上的過程，會影響基因表達）水平降低了，而同期Mark的甲基化水平則升高了。在Scott回到地球后，兩人的DNA甲基化水平又都恢復(fù)到了Scott執(zhí)行任務(wù)前的水平。Feinberg表示，尚不清楚這一點意味著什么。
Mason的團隊還報告了這對雙胞胎兄弟之間基因表達特征的差異。在地球上生活的人們當(dāng)中，這些差異常常發(fā)生，與飲食和睡眠習(xí)慣改變等環(huán)境變化有關(guān)。但Scott身上發(fā)生的改變似乎高于正常水平——這或許來自于在太空中吃凍干食品、試圖在漂浮的情況下睡著覺的壓力。
個性化醫(yī)療或許能幫助NASA使宇航員在長時間航天飛行（比如未來可能的火星登陸任務(wù)）中保持健康。舉例來說，美國國家學(xué)院1月6日的一份報告指出，NASA或許希望使用遺傳檢測來檢查候選宇航員的癌癥易感性，借此篩選人員。
真正發(fā)表雙胞胎研究的結(jié)果還需要時間，而且完整的數(shù)據(jù)可能永遠都不會公之于眾。這項研究涉及了大量的遺傳信息，且十分詳細，因此，Kelly兄弟會在發(fā)表前審閱所有信息，以避免泄露他們不想公開的敏感數(shù)據(jù)。
“參與其中的是一小群身份十分明確的人，”在會上，NASA人類研究項目的主管John Charles說。?
Nature|doi:10.1038/nature.2017.21380
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