Wie die NASA Scott Kellys Blut für die Zwillingsstudie zur Erde zurückbrachte

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Wie die NASA Scott Kellys Blut für die Zwillingsstudie zur Erde zurückbrachte

Francine Garrett-Bakelman erinnert sich noch gut an den Tag, an dem sie das wahrscheinlich wertvollste Blutgefäß ihrer Karriere in der Hand hielt. Es war der 3. März 2016, der Tag, an dem der Astronaut Scott Kelly nach fast einem Jahr auf der Internationalen Raumstation ISS zur Erde zurückkehren sollte.

Garrett-Bakelman, jetzt Arzt-Wissenschaftler an der University of Virginia, erhielt Kellys Blutproben kurz nach seiner Landung im Johnson Space Center in Houston. Sie konnte nur daran denken, sie nicht fallen zu lassen.

„Es war einfach eine einzigartige Situation, mit weltraumgebundenem Material umzugehen und die Verantwortung dafür zu tragen, dass das Protokoll gut läuft“, sagte sie.

'Du hast nur einen Versuch. Es war wirklich stressig.“

Die Proben waren Teil des Wahrzeichens der NASA Zwillinge studieren , erscheint Freitag im JournalWissenschaft. Während Scott Kelly 254 Meilen über der ISS schwebte, befand sich sein eineiiger Zwillingsbruder Mark auf der Erde – was Wissenschaftlern eine einzigartige Gelegenheit gab, die biologischen Daten der Zwillinge zu vergleichen.

„[Scott hat] ein enormes Engagement für die Wissenschaft und für unser Land“, sagte Mark in einer Telefonkonferenz, in der die Ergebnisse des Papiers bekannt gegeben wurden, „und ein enormer Akt des öffentlichen Dienstes.“

'Ich habe den ganzen Ruhm und Sie haben eine Menge Arbeit', antwortete Scott scherzhaft.

Der Bericht hat eine gute Nachricht für angehende Weltraumreisende: Langfristige Raumfahrt – wie sie für Missionen zum Mars oder zu den vielen Planeten darüber hinaus erforderlich wäre – kann für den Menschen nicht schädlich sein.

Obwohl 559 Menschen den Weltraum besucht haben, gab es nur acht Missionen, die länger als 300 Tage waren – und die Kellys sind das erste Zwillingspaar, das sich einer Weltraumstudie unterzieht.

'Du hast nur einen Versuch. Es war wirklich stressig.“ – Francine Garrett-Bakelman, Erstautorin

Zehn Forschungsteams sammelten 25 Monate lang vor, während und nach der ISS-Mission Daten über die Kellys aus Stuhl-, Urin- und Blutproben – die Informationen über alles vom Inhalt ihres Darmmikrobioms bis zur Stabilität ihrer DNA lieferten. Während Scott im Weltraum war, wurden einige seiner Proben mit einer Trägerrakete zur Erde zurückgeschossen, während andere für seine Rückkehr aufbewahrt wurden.

Die Studie war die erste, die herausfand, wie man Blut konserviert und zur Erde zurückschickt. Dafür rekrutierte das Team Garrett-Bakelman, ein Junior-Fakultätsmitglied im Jahr 2014 an der Cornell Medical School, das sich mit Blutkrebs, akuter myeloischer Leukämie, befasste. Das mag nichts mit dem Weltraum zu tun haben, aber Garrett-Bakelman sagte gegenüber The Daily Beast, sie habe eine wertvolle Fähigkeit: die Verarbeitung von Blut und die Analyse der genetischen Expression in Proben – genau das, was das Experiment mit den Kelly-Zwillingen erfordern würde.

'Es war total surreal, ein Traum wurde wahr', sagte Garrett-Bakelman.

DAS TELOMERE-MYSTERIUM

Der Bericht klassifizierte 10 biologische Unterschiede zwischen den Zwillingen in Kategorien mit niedrigem, mittlerem und hohem Risiko, abhängig von der Schwere des Schadens und der Dauer, nachdem Scott zur Erde zurückgekehrt war.

Die Mehrheit von Scotts Biomarkern, einschließlich seiner reduzierten Körpermasse und Mikrobiomzusammensetzung, normalisierten sich schnell wieder.

Aber Garrett-Bakelman und ihre Kollegen haben etwas Interessantes in den Telomeren bemerkt, den Kappen unserer DNA, die sie vor Schäden schützen. Auf der Erde gilt: Je länger die Telomere, desto besser die Gesundheit einer Person – denn mit zunehmendem Alter schrumpfen diese Telomere und machen die DNA anfälliger für Schäden.

Die Telomere von Scott Kelly wurden jedochlänger. Noch seltsamer, als Scott Kelly zur Erde zurückkehrte, kehrten seine Telomere im Laufe der Zeit zu ihrer kürzeren Länge zurück.

Warum das passiert ist, ist ein Rätsel. 'Es ist eine Person, und es ist schwer, eine Schlussfolgerung zu ziehen', sagte Garrett-Bakelman.

Obwohl sich die durchschnittliche Telomerlänge sechs Monate nach Ende der Reise wieder normalisierte, blieb Scott weniger Telomere übrig – was ein Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und einige Krebsarten darstellen könnte.

„Angesichts der Tatsache, dass die Mehrheit der biologischen und menschlichen Gesundheitsvariablen nach einer 340-tägigen Weltraummission stabil geblieben oder auf den Ausgangswert zurückgekehrt sind, legen diese Daten nahe, dass die menschliche Gesundheit während dieser Dauer der Raumfahrt größtenteils aufrechterhalten werden kann.“ – NASA

Andere risikoreiche Veränderungen umfassten eine Reihe von Augensymptomen, die als Raumfahrt-assoziiertes neuro-okuläres Syndrom (SANS), kognitiver Verfall und Verdickung der Carotis-Intima-Media bekannt sind, einem Abschnitt einer Arterienwand, den Stuart Lee von der NASA auf einer Konferenz beschrieb Rufen Sie vor der Veröffentlichung des Papiers als „Prädiktor für das 10-Jahres-Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen“ an.

Trotz dieser Ergebnisse sieht der Bericht optimistisch in die Zukunft der langfristigen Raumfahrt.

„Angesichts der Tatsache, dass die meisten biologischen und menschlichen Gesundheitsvariablen nach einer 340-tägigen Weltraummission stabil geblieben oder auf den Ausgangswert zurückgekehrt sind, legen diese Daten nahe, dass die menschliche Gesundheit während dieser Dauer der Raumfahrt größtenteils aufrechterhalten werden kann“, heißt es in dem Bericht.

Garrett-Bakelman sagte, dass die allgemeine Gesundheitsstabilität von Scott Kelly eine entscheidende Information ist. „Das ist wirklich wichtig, weil es nicht so gewesen sein kann [dass sein Gesundheitszustand gleich geblieben ist]“, sagte sie. „Es hätte etwas ganz anderes sein können. Unser menschlicher Körper ist anpassungsfähiger, und das Leben auf der Erde könnte nur eine Interpretation davon sein. Eine andere Interpretation ist, dass er [Scott Kelly] sich in der Internationalen Raumstation und in den Grenzen des Magnetfelds der Erde befand. Vielleicht ist die Geschichte darüber hinaus eine andere.

„Aber es ist beruhigend, dass die meisten Dinge, die wir gesehen haben, im Rahmen unserer Erwartungen lagen.“

'Dies ist eine Studie von einem'

Die Autoren räumen ein, dass diese Studie eine unglaublich kleine Stichprobengröße hat – und dass, obwohl die Kellys eineiige Zwillinge sind, es unmöglich ist, jede Veränderung bei Scott als Folge seiner Zeit im Weltraum zuzuschreiben. Mark zum Beispiel verbrachte sein Jahr damit, Golf zu spielen und Alkohol zu trinken, während Scott auf einer Raumstation eingesperrt war, wo das Trinken verboten ist.

Die Internationale Raumstation ISS birgt auch andere Risiken als beispielsweise der Mars, wo die Strahlung viel höher ist.

„Dies ist eine Studie von einem“, betonte Garrett-Bakelman. Außerdem: „Dies spricht nur für die Erfahrung eines kaukasischen Mannes. Aber was ist, wenn die Person eine Frau ist? Was ist, wenn die Person Asiate oder Afroamerikaner ist? Was ist, wenn wir den Hintergrund der Person nicht kennen? Wie könnte das ihren Körper beeinflussen?“

Nichtsdestotrotz sagte Garrett-Bakelman, dies sei eine perfekte Studie, um unser Verständnis von Menschen im Weltraum anzustoßen, da die Kellys Zwillinge sind.

„Der Hinweis, einen Zwilling zu haben, ist sehr vorteilhaft, sodass wir jeden Einfluss der Genetik auf die Ergebnisse eliminieren können“, sagte sie. „Aus dieser Perspektive war es eine großartige Studie, die beste für den Anfang.“

„Was ist, wenn die Person eine Frau ist? Was ist, wenn die Person Asiate oder Afroamerikaner ist? Was ist, wenn wir den Hintergrund der Person nicht kennen? Wie könnte das ihren Körper beeinflussen?“ – Francine Garrett-Bakelman, Erstautorin

Externe Experten warnen jedoch davor, dass es unmöglich ist, definitiv zu wissen, dass die beobachtete Unterschiede zwischen den Brüdern allein der Raumfahrt zuzuschreiben ist.

„Die Veränderungen Scotts Zeit im Raum zuzuschreiben, ist nuanciert.“ Chirag Patel und Chirag Lakhani , Co-Autoren auf die bisher größte Zwillingsstudie , sagte The Daily Beast per E-Mail. Obwohl die Kellys eineiige Zwillinge sind, könnten viele der gemessenen Biomarker auch durch Umweltbedingungen beeinflusst worden sein, denen sie vor Beginn der Studie einzeln ausgesetzt waren.

„Die Replikation der Ergebnisse bei anderen Zwillingen wird notwendig sein, um zu entscheiden, ob diese Ergebnisse tatsächlich auf ihre Zeit im Raum oder andere individuelle Unterschiede zurückzuführen sind“, fügten sie hinzu.

Wir haben nicht die letzten Kellys gehört. „Im Moment ist dies die erste Interpretation und Analyse unserer Daten“, sagte Garrett-Bakelman. 'Ich gehe davon aus, dass in den nächsten Monaten oder Jahren weitere Berichte veröffentlicht werden.'

'Wenn Sie mich jemals für mehr Wissenschaft brauchen, zögern Sie nicht zu fragen', sagte Mark bei dem Anruf.