打开网易新闻 查看精彩图片

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

2021年9月15日,SpaceX公司发射了灵感4号(Inspiration4)载人龙飞船,4名非职业的平民宇航员在没有专业宇航员带领的情况下,在地球上空590公里的高度进行了为期3天的绕地飞行,这也是首次完全商业化的绕地球飞行。

人们已知太空飞行会引发宇航员的分子、细胞和生理变化,给人体带来各种生物医学挑战。随着越来越多的人探索太空,了解与太空暴露有关的健康风险对于准备长时间的、月球甚至可能的火星任务十分重要。

然而,当前的航天医学框架滞后于地球上的精准医疗进步,这凸显出快速发展太空医学数据库、工具和方案的必要。

2024年6月11日,Nature及其子刊发表了关于太空飞行如何影响人类生物学的“空间组学和医学图谱”(Space Omics and Medical Atlas,SOMA)系列论文,其中收集分析的样本来自包括SpaceX灵感4号(Inspiration4)的首次全平民飞行任务,以及在国际空间站度过180天或1年的宇航员。

这些研究为太空飞行的健康影响提供了长期的视角,这也是目前最大的航空航天医学和空间生物学资料汇编。

在这一系列研究中,100多家学术机构的合作绘制了“空间组学和医学图谱”(SOMA),利用分子生物学和精准医学的现代工具和方法,汇集并分析了包括SpaceX的灵感4号、北极星黎明(Polaris Dawn)、公理任务(Axiom)、NASA双胞胎任务(NASA Twins)和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的任务数据,报告了太空飞行对细胞、组织、个体和系统水平的影响,还绘制女性和男性对太空飞行的反应差异,并将特定的对策与每位宇航员联系起来。

打开网易新闻 查看精彩图片

中间为SpaceX创始人伊隆·马斯克,其余4人为参加灵感4号飞行任务的4位平民宇航员

Nature发表的一篇旗舰论文中,研究团队给出了SOMA资源的详细指南,他们发现,SpaceX的灵感4号任务进行的短期低地轨道太空飞行带来了广泛的分子变化,其中一些与长期飞行的效果一致。这些变化包括细胞因子水平升高端粒延长,以及免疫激活DNA受损反应氧化应激的基因表达改变。虽然超过95%的标志物在任务结束几个月里恢复到基线水平,但有些蛋白质、基因和细胞因子似乎在飞行后的恢复期仍处激活状态,至少持续到飞行后三个月,例如α-突触核蛋白(SNCA)、胶原蛋白(COL4A2)和CXCL8等细胞因子。

打开网易新闻 查看精彩图片

在另一篇Nature论文中,研究团队介绍了SpaceX灵感4号的数据,4名平民宇航员在地球上空590公里飞行了3天,这一位置高于国际空间站(在位于地球上空370-460公里轨道运行)。这项任务采用了新的太空飞行硬件和诊断设备。他们发现,短期任务没有给机组人员带来重大健康风险,提出的数据描述了人体在解剖学、细胞、生理和认知层面适应宇宙飞行的最初阶段。

打开网易新闻 查看精彩图片

在其中一篇Nature Communications论文中,研究团队分析了空间飞行对参加SpaceX灵感4号任务的平民宇航员免疫系统的影响,并与64名其他宇航员的情形作比较,提供了免疫系统和微生物组对太空飞行反应的高分辨率图谱。他们发现不同任务中的免疫系统干扰既有共性也有差异,为未来的任务提供了单细胞层面的免疫参考,包括基因表达、染色质可及性和转录因子基序可及性的变化。特定细胞类型对太空飞行的响应不同,CD14和CD16单核细胞展现出染色质可及性和基因表达的变化最大。该研究还显示,女性在基因表达变化和染色质状态上回归基线的速度更快,此外,纤维蛋白原和IL-8也会受到性别特异性影响,这表明凝血和免疫系统调控对未来宇航员精准医疗研究非常重要。

打开网易新闻 查看精彩图片

除了上述3篇研究论文外,SOMA系列论文还包括发表在 Nature Microbiology、Nature Communications 等期刊的28篇研究论文、5篇综述论文以及数篇观点和评论文章。

这些文章探索了表观基因组学转录组学(及表观转录组)的变化、宇航员和航天器的微生物组动力学、分泌组和外泌体的蛋白质组和代谢变化、线粒体响应、伦理考虑、减轻太空环境对身体损害的对策,以及对新任务的提议。

这些研究人员认为,充分利用SOMA数据组、工具和资源或有助于加速精准太空医学发展,改进健康监测和风险缓和,并为未来的月球、火星和其他太空任务提供基线数据。

论文链接

https://www.nature.com/immersive/d42859-024-00009-8/index.html

打开网易新闻 查看精彩图片
打开网易新闻 查看精彩图片