ממצאי “ניסוי התאומים” חשפו כיצד משתנה גוף האדם בחלל

במחקר בו השתתפו האסטרונאוטים התאומים הזהים סקוט ומארק קלי, התגלו ממצאים הקשורים לשינויים בביטוי גנים, תגובת המערכת החיסונית, ודינמיקת הטלומרים. שינויים נוספים שצויינו במאמר כוללים כרומוזומים שבורים ושינוי בתפקוד קוגניטיבי

תוצאות ניסוי התאומים של נאס”א, אשר התרחש בשנים 2015-2016, פורסמו ביום חמישי בכתב העת ‘סיינס’. המאמר המשולב, המקיף עבודה של 10 צוותי מחקר חושף מידע מעניין, מפתיע ומרגיע על הדרך בה גוף אנושי מותאם ומסוגל להתאושש בסביבה הקיצונית של החלל.

מחקר התאומים מספק את נקודת המבט המשולבת הראשונה על האופן בו מגיב הגוף האנושי בטיסת חלל ומשמש בתור אבן בוחן גנומית כדי להבין טוב יותר כיצד לשמור על בריאות הצוות במהלך מסעות ארוכים לירח ולמאדים.

האסטרונאוטים בדימוס של נאס”א סקוט קלי ואחיו התאום הזהה מארק, השתתפו במחקר שערכה נאס”א. מארק סיפק בסיס להשוואה כשנשאר על כדור הארץ (מעין “קבוצת ביקורת” וסקוט בילה 340 ימים בתחנת החלל הבינלאומית, כחבר צוות משלחות 43, 44, 45 ו-46. סקוט קלי הפך לאסטרונאוט האמריקני הראשון שבילה כמעט שנה בחלל.

“מחקר התאומים מהווה צעד חשוב לקראת הבנה של האפיגנטיקה וביטוי גנים אנושיים בחלל”, אמר ג’יי. די. פולק, הרופא הראשי ומנהל תחום הבריאות במטה נאס”א. ” צוות של חוקרים שעבדו ללא לאות ביחד ניתחו את הנתונים יקרי הערך שנאספו ממחקר התאומים וסייעו להבין את הצורך ברפואה מותאמת אישית ותפקידה לשמור על בריאות האסטרונאוטים במהלך חקר החלל העמוק, כאשר נאס”א מתכננת משימות מאוישות אל הירח והלאה למאדים.”

במחקר התגלו ממצאים הקשורים לשינויים בביטוי גנים, תגובת המערכת החיסונית, ודינמיקת הטלומרים. שינויים נוספים שצויינו במאמר כוללים כרומוזומים שבורים ושינוי בתפקוד קוגניטיבי. רבים מהממצאים מתאימים למידע שנאסף במחקרים קודמים.

הטלומרים בתאי הדם הלבנים של סקוט, קטעי דנ”א בקצה הכרומוזומים, נמדדו באופן בלתי צפוי עוד בשהותו של סקוט קלי בחלל וזמן קצר לאחר חזרתו לכדור הארץ. אורך הטלומרים הממוצע חזר למצב הרגיל כעבור שישה חודשים. לעומת זאת, הטלומרים של אחיו נשארו יציבים לאורך כל התקופה. מכיוון שהטלומרים חשובים עבור היציבות הגנומית התאית, יש לבדוק זאת שוב אצל אסטרונאוט שישהה שנה בחלל כדי לראות אם הממצא יחזור על עצמו.”
ממצא מפתח שני הוא שהמערכת החיסונית של סקוט הגיבה כראוי בחלל. לדוגמה, חיסון שפעת שניתן בחלל עבד בדיוק כפי שהוא עובד על כדור הארץ. שמירת המערכת החיסונית בתפקוד מלא במהלך משימות ארוכות בחלל היא קריטית כדי להגן על בריאות האסטרונאוט מחיידקים בסביבת החללית.
ממצא משמעותי שלישי הוא השונות בביטוי הגנים, אשר משקף כיצד הגוף מגיב לסביבתו ויסייע ליידע כיצד הביטוי הגנטי קשור לסיכונים בריאותיים הקשורים לטיסה. בעודו בחלל, החוקרים הבחינו בשינויים בביטוי הגנים של סקוט, כאשר הרוב חזר לשגרה לאחר שישה חודשים על כדור הארץ. עם זאת, אחוז קטן של גנים הקשורים למערכת החיסונית ותיקון ה-DNA לא חזרו לנקודת ההתחלה לאחר חזרתו לכדור הארץ.
“מספר שינויים פיזיולוגיים ותאיים התרחשו במהלך הטיסה,” אמרה ג’ניפר פוגרטי, המדענית הראשית של תכנית המחקר האנושי במרכז החלל ג’ונסון של נאס”א ביוסטון. “רק גירדנו את פני הידע על התנהגות הגוף בחלל. מחקר התאומים נתן לנו את המבט המולקולרי הראשון המשולב לתוך שינויים גנטיים והראו כיצד מסתגל גוף האדם ונשאר חזק וגמיש גם לאחר שבילה כמעט שנה בחלל. ואנו ממליצים להמשיך לחקור סוגיה זו.”
“השהות של סקוט קלי בחלל ארכה כשנה אבל הנתונים נאספו במשך 27 חודשים. סקוט השתתף במספר מחקרים ביו-רפואיים כולל מחקר כיצד הגוף האנושימגיב לסכנות ידועות, כגון חוסר משקל וקרינת חלל. בינתיים, מארק השתתף במחקרים מקבילים על כדור הארץ כדי לעזור למדענים להשוות את ההשפעות של החלל על הגוף עד לרמה התאית. הממצאים מייצגים 27 חודשים של איסוף נתונים”.

84 חוקרים בנאס”א ובאוניברסיטאות מחקר ברחבי ארה”ב יזמו שיתוף חסר תקדים של נתונים ביניהם. הנתונים ממחקר מורכב זה שולבו לתוך מחקר אחד כולל, שנתן את התצוגה המקיפה ביותר לאופן בו אדם מגיב לסביבת טיסת החלל. על אף שמדובר במידע משמעותי, הם אומרים כי קשה להסיק מסקנות עבור אנשים אחרים מבדיקה של אדם אחד בסביבת החלל.”

“צוות הצוותים הזה ביצע מחקר חסר תקדים בהיקפו על פני רמות של הביולוגיה האנושית: מניתוחים מולקולריים של תאים אנושיים והמיקרובידום ועד לפיזיולוגיה האנושית ולהכרה”, אמר קרייג קונדרוט, חוקר חיים בחלל ומדעי הגוף במטה נאס”א. “מאמר זה הוא הדו”ח הראשון של מחקר זה שהחל לפני חמש שנים כאשר החוקרים התאספו לראשונה. אנו מצפים לפרסום של ניתוחים נוספים ומחקרי מעקב עם אנשי צוות עתידיים, כדי להמשיך לשפר את יכולתנו לחיות ולעבוד בחלל ולצאת לירח ולמאדים.”
“ההיבטים הייחודיים של מחקר התאומים יצרו הזדמנות עבור גנומיקה חדשנית. המחקר מקדם את נאס”א בתחום בטיחות הטיסות המאוישות בחלל, ומשלב דיסציפלינות ביולוגיות מרובות. השפעות ארוכות הטווח של המחקר, כגון המשך המחקר על הטלומרים”.

לנאס”א יש תהליך הכשרה קפדני המכין את האסטרונאוטים למשימות שלהם, כולל אורח חיים מתוכנן ביסודיות ומשטר עבודה בחלל, ותכנית שיקום והשתלבות מחדש כאשר הם חוזרים לכדור הארץ. תודות לצעדים אלה הגוף האנושי נשאר יציב וגמיש גם לאחר בילוי שנה בחלל.”
מידע נוסף על המחקר

• עוד בנושא באתר הידען:
• 7% מהביטויים הגנטיים בדנ”א של סקוט קלי השתנו לאחר שנה בחלל
• שינויים גנטיים הפיכים התגלו אצל האסטרונאוט סקוט קלי ששהה שנה בחלל לעומת אחיו מארק שנשאר על כדור הארץ
• אחרי 340 ימים בחלל: סקוט קלי גבה ב-5 ס”מ
• אחרי כמעט שנה בחלל, סקוט קלי בדרך חזרה הביתה: “הייתי יכול להמשיך עוד 100 שנה”