Новаторское исследование, проведенное Медицинской школой Икана на горе Синай, показало, что у астронавтов чаще развиваются мутации, потенциально связанные с космическими полетами, которые повышают пожизненный риск развития рака и сердечных заболеваний.
Исследователи взяли образцы крови у 14 астронавтов, участвовавших в полетах на космических кораблях NASA между 1998 и 2001 годами. У них всех были обнаружены изменения ДНК, или соматические мутации в кроветворной системе. Результаты исследования повышают вероятность того, что эти мутации могут быть вызваны космическим полетом, и подчеркивает важность регулярного анализа крови для космонавтов на протяжении всей их карьеры, а также во время выхода на пенсию.
Соматические мутации — это мутации, которые происходят после зачатия в клетках, отличных от сперматозоидов или яйцеклеток, что означает, что они не могут передаваться детям.
Мутации, обнаруженные в этом исследовании, характеризовались избытком клеток крови, полученных из одного клона, что напоминает процесс, известный как клональный гемопоэз (КГ).
Подобные мутации обычно вызываются экологическими причинами, такими как воздействие УФ-излучения или определенных химических веществ, и могут развиваться в результате химиотерапии или лучевой терапии рака. Есть несколько симптомов или признаков КГ, но большинство людей идентифицируются с помощью генетического тестирования их крови на наличие других заболеваний. Хотя КГ не всегда является признаком заболевания, он связан с повышенным риском рака крови и сердечно-сосудистых заболеваний.
«Астронавты работают в экстремальных условиях, где многие факторы могут привести к соматическим мутациям. В в первую очередь, это космическая радиация. Существует риск того, что мутации могут перерасти в клональное кроветворение. Учитывая растущий интерес к коммерческим космическим полетам и освоению дальнего космоса, а также потенциальные риски для здоровья от воздействия различных вредных факторов, которые связаны с повторными или длительными исследовательскими миссиями, вроде полета на Марс, мы решили изучить, ретроспективно, соматические мутации в группе из 14 астронавтов», — рассказывает ведущий автор исследования Дэвид Гукасян, доктор медицинских наук, профессор медицины (кардиологии) Института исследований сердечно-сосудистых заболеваний школы Икан в Маунт-Синай.
Объектами исследования были астронавты, совершившие относительно короткие (в среднем 12 дней) полеты на космических кораблях в период с 1998 по 2001 год. Средний возраст группы 42 года, 85% испытуемых — мужчины. 6 человек готовились к своей первой космической миссии. Исследователи собрали образцы цельной крови астронавтов за 10 дней до полета и в день приземления, а лейкоциты — спустя три дня после приземления. Образцы хранились при температуре -80ºC в течение 20 лет.
При помощи секвенирования ДНК с последующим обширным биоинформационным анализом, исследователи выявили 34 мутации в 17 КГ-генах-драйверах. Наиболее частые мутации произошли в TP53, гене, который продуцирует белок, подавляющий опухоль, и DNMT3A, одном из наиболее часто мутируемых генов при остром миелоидном лейкозе.
Частота соматических мутаций в генах, которые оценивали исследователи, составляла менее двух процентов, что является техническим порогом для того, чтобы считаться клональным гемопоэзом с неопределенным потенциалом (CHIP). CHIP чаще встречается у пожилых людей и связан с повышенным риском развития сердечно-сосудистых заболеваний, а также гематологического и солидного рака.
«Хотя КГ, который мы наблюдали, был относительно небольшим, тот факт, что мы увидели эти мутации, был неожиданным, учитывая относительно молодой возраст и состояние здоровья этих астронавтов. Наличие этих мутаций не обязательно означает, что у астронавтов разовьется сердечно-сосудистое заболевание или рак, но существует риск того, что со временем это может произойти из-за постоянного и длительного пребывания в экстремальных условиях глубокого космоса», — отмечает доктор Гукасян.
Исследования в первую очередь показали, что врачи могут определить индивидуальную предрасположенность астронавтов к развитию заболеваний, связанных с их работой, без каких-либо последствий, которые могут повлиять на их способность выполнять свою работу.
«Действительно, наши исследования демонстрируют важность раннего и постоянного скрининга для оценки такой восприимчивости. Наша рекомендация заключается в том, чтобы NASA и его медицинская команда проверяли астронавтов на наличие соматических мутаций и возможной клональной экспансии или регрессии каждые три-пять лет и, что не менее важно, вплоть до пенсионного возраста, когда соматические мутации могут распространяться клонально и превращаться в CHIP», — добавляет исследователь.
Это исследование — продолжение экспериментов, в которых использовались те же образцы для выявления прогностических биомаркеров в экзосомах — небольших покрытых липидами микроскопических пузырьках нуклеиновых кислот, белков, липидов и метаболитов, которые образуются в клетках человеческого тела и впоследствии попадают в кровь. Экзосомы можно квалифицировать как важные биомаркеры здоровья и/или болезни, которые могут передавать информацию от одной клетки к другой на большом расстоянии в организме.
Когда клетки человеческого сердца обрабатывались экзосомами, полученными от астронавтов, исследователи обнаружили, что они влияют на биологию рецептора витамина D, который отыгрывает ключевую роль в здоровье костей, сердца и скелетных мышц.
Ученые также оценили влияние космического полета на митохондриальную ДНК — геном небольших органелл, снабжающих клетки энергией. В этом исследовании команда обнаружила, что количество внеклеточной митохондриальной ДНК, циркулирующей в крови астронавтов, было в 2-350 раз выше нормы, что может приводить к окислительному повреждению и воспалению в других частях тела.
«Важно провести расширенные исследования с участием большего числа астронавтов, чтобы увидеть, как этот риск развивается в зависимости от продолжительности воздействия, а затем сравнить эти данные с клиническими симптомами, визуальными и лабораторными результатами. Это позволит нам делать обоснованные прогнозы относительно того, у каких людей с большей вероятностью разовьется заболевание, чтобы раньше его выявлять, назначать индивидуальное лечение либо проводить профилактику», — сказал Гукасян.
Источник: Scitechdaily