NASA‘nın 2015-2016 yılları arasında gerçekleşen emsal çalışması Twins Study’nin sonuçları Perşembe günü Science’da yayınlandı. 10 araştırma ekibinin çalışmalarını kapsayan makale; bir insan vücudunun uzay ortamına nasıl adapte olduğu, daha sonra nasıl toparlandığı hakkında ilginç, şaşırtıcı ve güven verici veriler ortaya koymaktadır.
Twins Study (İkizler Çalışması); insan vücudunun uzay uçuşu ortamına nasıl tepki verdiğine dair ilk entegre biyomoleküler görüşü sağlıyor. Ay ve Mars’taki mürettebatın sağlığını nasıl koruyacağını daha iyi anlamak için genomik bir basamak görevi görür.
Emekli NASA astronotları Scott Kelly ve özdeş ikiz kardeşi Mark, NASA’nın İnsan Araştırma Programı tarafından yürütülen çalışmaya katıldı. Mark; Dünya üzerinde gözlem için bir temel oluşturdu. Scott ise; Expeditions 43, 44, 45 ve 46. Uluslararası Uzay İstasyonu’nda, uzayda geçirdiği 340 gün boyunca karşılaştırılabilir bir teste katkı sağladı. Scott Kelly, uzayda neredeyse bir yıl geçiren ilk Amerikan astronot oldu.
NASA Genel Merkezi Sağlık ve Tıp Sorumlusu J.D. Polk: “İkizler Çalışması; insan uzay uçuşunda epigenetiği ve gen ekspresyonunu anlama yönünde önemli bir adım olmuştur. İkiz kardeşler ve yorulmadan birlikte çalışan araştırmacılar sayesinde; İkizler Çalışması’ndan toplanan değerli veriler, NASA’nın ileriye taşıdığı, Ay ve Mars yolculuklarında, kişiselleştirilmiş ilaç ihtiyacını ve astronotları derin uzay araştırmaları sırasında nasıl sağlıklı tutacakları konusunda yardımcı oldu.”
NASA Twins Study’den elde edilen önemli sonuçlar; gen ekspresyonu değişiklikleri, bağışıklık sistemi tepkisi ve telomer dinamikleri* ile ilgili bulguları içerir. Makalede belirtilen diğer değişiklikler arasında, kromozomal inversiyonlarda** kendilerini yeniden düzenleyen kırık kromozomlar ve bilişsel işlevde bir değişiklik bulunmaktadır. Bulguların çoğu önceki çalışmalarda toplanan verilerle ve devam etmekte olan diğer araştırmalarla tutarlıdır.
Kromozomların sonunda yaşlanmanın biyobelirteçleri olan Scott’ın beyaz kan hücrelerinde bulunan telomerler, beklenmedik şekilde uzayda daha uzundu, Dünya’ya döndükten sonra; ortalama telomer uzunluğuna, normale döndü, kısaldı. Buna karşılık, erkek kardeşinin telomerleri tüm dönem boyunca sabit kaldı. Telomerler hücresel genomik stabilitede önemli olduğu için, sonuçların uzun süreli görevlerde tekrarlanabilir olup olmadığını görmek için telomer dinamikleri ile ilgili ek araştırmalar gelecekteki bir yıllık görevler için planlandı.
İkinci önemli bulgu, Scott’un bağışıklık sisteminin uzayda uygun şekilde yanıt vermesidir. Örneğin, uzayda uygulanan grip aşısı aynen Dünya’daki gibi çalıştı. Uzun süreli uzay görevleri sırasında tamamen işleyen bir bağışıklık sistemi; uzay aracı ortamında astronot sağlığını fırsatçı mikroplardan korumak için kritik öneme sahiptir.
Üçüncü önemli bulgu; bir genin çevreye nasıl tepki verdiğini yansıtan ve gen ekspresyonunun uzay uçuşu-sağlık riskleriyle nasıl ilişkili olduğunu bildirmeye yardımcı olacak gen ifadesindeki değişkenliktir. Uzayda iken, araştırmacılar Scott’ın genlerinin ifadesinde değişiklikler gözlemledi; çoğu Dünya’ya ulaştıktan altı ay sonra normale döndü. Bununla birlikte, bağışıklık sistemi ve DNA onarımı ile ilgili küçük bir gen yüzdesi; Dünya’ya döndükten sonra taban çizgisine geri dönmedi.
Sonuçlar gelecekte; astronotların sağlığının izlenmesinde ve potansiyel olarak kişiselleştirilmiş karşı önlemlerin geliştirilmesinde, kullanılması hedeflenen anahtar genleri tanımlıyor.
NASA’nın Houston’daki Johnson Uzay Merkezi İnsan Araştırmaları Programı’nın Baş Bilim İnsanı Jennifer Fogarty: “Uzay uçuşu sırasında bazı fizyolojik ve hücresel değişiklikler yaşanıyor. Sadece uzayda beden hakkındaki bilginin yüzeyini çizdik. İkizler Çalışması bize genetik değişikliklere ilk entegre moleküler bakış açısını verdi ve bir insan vücudunun; Uluslarası Uzay İstasyonu’nda bir yıl geçirdikten sonra bile nasıl uyum sağladığını ve dayanıklı olduğunu gösterdi. NASA İkizler Çalışması gibi entegre araştırmalardan elde edilen veriler önümüzdeki yıllar boyunca araştırılacak. “
Rekor kıran bir yıllık misyonun bir parçası olan NASA İkizler Çalışması; NASA’nın misyonunu ilerletmek ve tüm insanlığa fayda sağlamak için 10 çalışma içeriyordu. Scott, insan vücudunun ağırlıksızlık ve uzay radyasyonu gibi bilinen tehlikelere nasıl uyum sağladığına dair araştırma da dahil olmak üzere birçok biyomedikal çalışmaya katıldı. Bu arada, Mark; bilim insanlarının, mekanın bir vücut üzerindeki etkilerini hücresel seviyeye kadar karşılaştırmasına yardımcı olmak için, Dünya üzerindeki paralel çalışmalara katıldı. Bulgular 27 aylık veri toplanmasını temsil ediyor.
İkizler Çalışması; gelecekteki biyomedikal araştırmalar için bir model görevi gören ortak bir araştırma çerçevesi oluşturmaya yardımcı oldu. NASA ve ülke genelindeki araştırma üniversitelerindeki başlıca araştırmacılar; benzeri görülmemiş bir veri ve keşif paylaşımı başlattı. Sekiz eyalette 12 lokasyonda 84 araştırmacı tarafından desteklenen bu karmaşık çalışmadan elde edilen veriler; bir insanın uzay uçuşu ortamına nasıl tepki verdiğine dair en kapsamlı ve entegre moleküler görünümü sağlayan, tek bir kapsayıcı çalışmaya dahil edildi. Önemli olsa da; uzay uçuşu ortamındaki tek bir test konusundan tüm insanlar veya gelecekteki astronotlar için sonuçlar çıkarmak zordur.
İkizler Çalışması’nın benzersiz yönleri; NASA’yı birden fazla biyolojik disiplinle birleştiren, “-omik” (genomik gibi…) olarak bilinen bir çalışma alanını içeren ve uzay yolculuğu araştırma alanına iten, yenilikçi genom araştırmaları için fırsat yarattı. Devam etmekte olan telomer araştırması gibi, uzun vadeli etkileri araştırılmaya devam edilecektir.
NASA, uzayda iken tamamen planlanmış bir yaşam tarzı ve çalışma rejimi dahil olmak üzere, astronotları görevlerine hazırlamak için sıkı bir eğitim sürecine ve Dünya’ya döndüklerinde mükemmel bir rehabilitasyon ve yenileme programı sunmaktadır. Bu önlemler ve onları titizlikle tamamlayan astronotlar sayesinde, insan vücudu uzayda bir yıl geçirdikten sonra bile sağlam ve esnek kalır.
* Telomer: Her bir DNA sarmalının ucunda bulunan ve kromozomları koruyan parçalardır. Tıpkı ayakkabı bağcıklarının ucundaki plastik parçalara benzerler. Vücudumuzdaki tüm hücrelerdeki DNA sarmallarının ucunda bulunurlar. Her hücrede 23 kromozom çifti olduğundan, her hücrenin 92 telomeri vardır.
** İnversiyon: Kromozomda bir parçanın 1800 ters dönerek tekrar aynı kromozoma bağlanması şeklinde görülen kromozom anomalilerindendir.
