Die erste Studie eines Zwillings im Weltraum sieht nach einer guten Nachricht für eine Reise zum Mars aus

NASA | Bild bearbeitet von MIT Technology Review

Vor drei Jahren kehrte der amerikanische Astronaut Scott Kelly zur Erde zurück. Seine Rückkehr von der Internationalen Raumstation am 1. März 2016 beendete seine US-Rekordlauf von 340 Tagen im Weltraum unter einem medizinischen Mikroskop. Sein Zwillingsbruder Mark Kelly (der früher Astronaut war) stand hier auf der Erde unter ähnlicher Beobachtung. Das Paar bot eine einzigartige Gelegenheit zu erforschen, wie der menschliche Körper auf lange Aufenthalte im Weltraum reagiert – und gab uns einen Einblick in das, was beispielsweise auf Reisen zum Mars passieren könnte.

Jetzt, mehr als drei Jahre später, bekommen wir endlich ein klares Bild davon, was Mikrogravitation, Strahlung und die Weltraumumgebung mit Scotts Körper gemacht haben. Die ersten Ergebnisse, heute in Science erschienen von Dutzenden von Forschern aus der ganzen Welt, sind vielversprechend für die weltraumgestützte Zukunft der Menschheit. Es sind vor allem sehr gute Nachrichten für die Raumfahrt und diejenigen, die daran interessiert sind, sich den Reihen der Astronauten anzuschließen, sagt Cornell-Professor Chris Mason, Hauptforscher der NASA-Zwillingsstudie. Während der Körper eine außergewöhnliche Anzahl von Veränderungen durchmacht, zeigt er auch eine außergewöhnliche Plastizität bei der Rückkehr in einen normalen irdischen Zustand.

Die Studie untersuchte eine Reihe biologischer Marker, vom Immunsystem (es funktionierte ähnlich wie auf der Erde) bis zur Form der Augäpfel (Scotts Retinanerv verdickt). Aber zwei der herausragenden Ergebnisse kamen aus einer genaueren Betrachtung der DNA und der Genexpression.

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Susan Bailey und ihre Kollegen von der Colorado State University konzentrierten sich auf die Beobachtung der Länge von Scott Kellys Telomeren und des damit verbundenen Enzyms Telomerase. Telomere befinden sich an den Enden der DNA, und ihre Länge zeigt im Allgemeinen Alter und Gesundheit an. Dinge wie Alterung, Stress und Strahlung können dazu führen, dass sie schrumpfen.

Da die Raumfahrt Menschen sowohl Stress als auch Strahlung aussetzt, erwarteten die Forscher eine Verkürzung seiner Telomere. Es war genau das Gegenteil, sagt Bailey. Sobald unsere frühesten Proben während des Fluges [entnommen wurden], was etwa zwei Wochen nachdem er dort oben war, stattfand, sahen wir deutlich längere Telomere bei Scott als vor seiner Abreise.

Und der Trend hielt über Kellys gesamte Zeit auf der Raumstation an. Insgesamt verlängerten sich seine Telomere um etwa 14,5 %.

Was bedeutet das? Glauben Sie nicht, wir hätten plötzlich den Jungbrunnen im All gefunden. Innerhalb einer Woche nach seiner Rückkehr verkürzten sich seine Telomere erheblich. Sie sind sehr, sehr raumfahrtspezifische und sehr schnelle Arten von Veränderungen, die uns wirklich am Kopf kratzen ließen, was in aller Welt so etwas verursachen könnte, sagt Bailey. Scott Kellys durchschnittliche Telomerlänge normalisierte sich innerhalb von sechs Monaten wieder, aber eine ungewöhnlich hohe Anzahl kurzer Telomere, die sich bei seiner Rückkehr zur Erde bildeten, blieb in seinem Körper.

Ein wichtiger Teil der fehlenden Daten schafft einige Rätsel um den Grund dafür. Die Daten zur Telomerase, dem Enzym, das mit der Länge der Telomere zusammenhängt, gelangten nicht zurück ins Labor. Während die Proben von Kellys Körper im Weltraum in weniger als 48 Stunden bei den Forschern ankamen, wurde die Umgebung auf dem Weg zum Labor nicht gut genug kontrolliert, um zu verhindern, dass die Telomerase-Aktivität verloren geht. In einer Sojus-Kapsel zur Erde zurückzukehren, ist nicht gleichbedeutend mit perfekten Laborbedingungen.

Die andere große Veränderung wurde in der Genexpression von Scott Kelly gefunden, oder in der Art und Weise, wie die DNA Zellen anweist, Komponenten wie Proteine ​​herzustellen.

Die Forscher sahen, wie sich viele Gene während des Fluges aus- und wieder einschalteten, insbesondere solche, die mit dem Kreislauf und dem Immunsystem zusammenhängen. Diese Veränderungen deuten darauf hin, wie der Körper versucht, sich an den Raum anzupassen.

Mason sagt, dass sie in der ersten Hälfte der Mission gesehen haben, wie fast 1.500 Gene ihre Expression veränderten. In der zweiten Hälfte der Mission wechselten sechsmal so viele. Dies deutet darauf hin, dass der menschliche Körper während seiner gesamten Zeit im Weltraum Veränderungen erfährt und nicht nur, wenn er ankommt.

Ähnlich wie bei den Telomer-Ergebnissen kehrten sich die meisten Veränderungen der Genexpression um, nachdem Scott Kelly nach Hause kam. Mehrere hundert Gene scheinen sich jedoch an ihre Zeit im Weltraum erinnert und an den Verschiebungen festgehalten zu haben.

Ob das viel ist – und was die direkten Auswirkungen auf die Gesundheit sind – wissen wir noch nicht. Für die meisten Zahlen in dem Papier gibt es keinen Vergleichspunkt. Es ist vergleichbar mit dem allerersten Mal, als wir den Blutdruck einer Person gemessen haben, sagt Mason. Wir wussten nicht, was die tatsächlichen Referenzzahlen waren, bis wir anfingen, mehr Menschen zu messen.

Obwohl er über gewaltige Mengen an Daten zu seiner Gesundheit verfügt, von denen die meisten Menschen jemals träumen können, sagte Scott Kelly gegenüber MIT Technology Review, dass er nicht vorhabe, auf der Grundlage dieser Informationen zusätzliche Maßnahmen zu ergreifen. Unmittelbar nach der Landung fühlte er sich unwohl, wie es die meisten Astronauten tun, aber er bemerkt jetzt keinen großen Unterschied in seiner Gesundheit. Ich fühle mich ein bisschen anders als beim Start, aber das liegt wahrscheinlich daran, dass ich vier Jahre älter bin, sagt er.

Die nächsten Schritte für Baileys Team versuchen, bessere Testmethoden zur Beobachtung der Telomerase-Aktivität zu entwickeln, entweder auf der Internationalen Raumstation oder auf der Erde. Mason befasst sich auch mit einer Technologie, die darauf abzielt, den Zeitdruck beim Schritt des Probentransports zu beseitigen. Sein Team führte sogar die erste DNA-Sequenzierung auf der ISS und möchte diese weiter vorantreiben. Die meisten anderen Teams hoffen auf eine größere Stichprobengröße und möglicherweise längere Tests. Ein Astronaut reicht nicht aus, um endgültige Schlussfolgerungen zu ziehen, daher werden Forscher wie Mason weitere Astronauten während zweimonatiger, sechsmonatiger und einjähriger Tests untersuchen. Diese Missionen haben jedoch nicht den Vorteil eines bodengestützten Zwillings zum Vergleich.

[Astronauten] haben die Wahl, ein menschliches Forschungsobjekt zu sein, sagt Kelly. Sie können sich entscheiden, die Wissenschaft zu tun oder nicht zu tun oder nicht. Aber so wenige Menschen reisen in den Weltraum, und die Idee ist, dass wir für die Wissenschaft da sind. Ich denke, es ist eine Art Ihrer Pflicht, sich für all diese Dinge anzumelden.

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