Genetikai magánügy lesz az űrhajós ikerkísérlet?

A Szojuz-TMA-16M űrhajó a kilövőálláson kevesebb mint egy órával a kilövés előtt

Egyedülálló kísérletbe kezdett a NASA, melyben egy ikerpár egyik tagja űrutazáson vesz részt, míg másikuk a Földön marad – adta hírül a Nature magazin. Kár lenne, ha az eredményeket genetikai adatvédelmi okokból végül nem lehetne közölni.

Amikor Scott Kelly, a NASA űrhajósa március 28-án elhagyta a bolygót, hogy megkezdje a Nemzetközi Űrállomáson töltendő egyéves küldetését, egyúttal egy mindeddig példa nélkül álló tudományos kísérletet is útjára indított. A tanulmány, mint eddig megannyi, az űrrepülés során végbemenő biológiai változásokat kívánja nyomon követni. Nem a célkitűzés tehát az, ami újszerű, hanem a módszer.

Ikertestvér a Földön

Ezúttal ugyanis a kutatók egyidejűleg fognak genomikai, molekuláris, élettani és egyéb adatokat gyűjteni az űrutazáson részt vevő Scott Kellytől, valamint a Földön maradó egypetéjű ikerpárjától, a nyugalmazott űrhajós Mark Kellytől. A kettejük közti különbségekből azt próbálják majd kiolvasni, miként birkózik meg a szervezet az extrém körülményekkel.

Scott és Mark Kelly az űrhajós ikerpár Forrás: NASA/Bill Ingalls

A vállalkozásban ugyanakkor rejtőzik némi beépített rizikó: lehetséges, hogy a másfélmillió dollárt felemésztő projekt eredményei sosem fognak napvilágot látni. A kutatás részeként a Kelly ikerpár teljes genomját megszekvenálják, és ha olyan érzékeny orvosi információt találnak benne – például betegségek iránti hajlamra utalót –, amit a fivérek nem akarnak a külvilággal megosztani, az adatok közlése akár kútba is eshet. „Annyira új vizekre evezünk, hogy nem láthatjuk előre, mi fog ebből kisülni” – ismerte el Craig Kundrot, a NASA humán kutatóprogramjának helyettes vezetője.

Várható tudományos haszon

Pedig a mostani ikertanulmányból elvileg használhatóbb eredmények születhetnek, mint a John Glenn asztronautával végzett híres kísérletből. Glenn először 1962-ben keringett egy ideig a Föld körül, majd 36 évvel később, 77 évesen űrsiklóval megismételte a kalandot. Ám korosodó szervezetének tanulmányozásából nem derült ki sokkal okosabb annál, mint hogy még idősen is képes volt megbirkózni a stresszel.

A bajkonuri kilövőállomásra szállítják a Szojuz-TMA-16M űrhajót Forrás: NASA/Bill Ingalls

De az, hogy egy űrutasnak itt marad a Földön az ikertestvére, akiből időről időre újabb mintákat vehetnek, sokkal több tudományos haszonnal kecsegtet – véli Martha Vitaterna, a Northwestern University (Evanston, IL, USA) neurobiológus kutatója.

Óriási környezetbeli különbség

A Kelly-féle tanulmány lesz az első a tudománytörténetben, amely alkalmat ad két genetikailag azonos ember összevetésére úgy, hogy egyikük meglehetősen hosszú időt tölt el az űrbéli környezetre jellemző sugárzási és gravitációs viszonyok között.

„Persze ez csak egyetlen ikerpár, de az utazás előtt, közben és után is megvizsgáljuk majd őket, így van esélyünk statisztikailag értékelhető következtetések levonására” – állítja Susan Bailey, a Colorado State University (Fort Collins, USA) sugárbiológusa.

A Nemzetközi űrállomásra utazó három asztronauta: Mihail Kornyijenko, Gennagyij Padalka és Scott Kelly az űrkabin lépcsőjén pózolnak Forrás: NASA/Bill Ingalls

Az űrhöz alkalmazkodás genomikai háttere

Abból, mely gének kapcsolódnak ki vagy be az űrutazás során, a tudósok jobb bepillantást nyerhetnek az élettani alkalmazkodás hátterében álló genetikai útvonalakra. Mivel az így nyert tudás olyan orvostudományi alapkérdéseket érint, mint az öregedés vagy a betegség, a kísérlet jóval több, mint egyszerű játék az ikrek genetikai azonosságával.

A NASA az orosz űrügynökséggel, a Roszkozmosszal együttműködésben már jó ideje tanulmányozza, miként alkalmazkodik az emberi szervezet az űrutazás körülményeihez.

Ezzel az ikerkísérlettel azonban elsőként lépnek a modern genomika területére. A tervek szerint nemcsak a két ikertestvér teljes genomját fogják megszekvenálni, de adatokat gyűjtenek a gének kifejeződéséről, genetikai módosító jegyekről, a kromoszómák rövidüléséről, és egyéb, az egészség és öregedés fokmérőjének tartott molekuláris jellegzetességekről is.

Ruhaellenőrzés a fellövés előtt Forrás: NASA/GCTC/Andrey Shelepin

„Emberi lényről ilyen részletes és kiterjedt molekuláris profil nem készült korábban” – hangsúlyozza Christopher Mason, a Weill Cornell Medical College genetikusa. – „És most rögtön nem is egyről, hanem kettőről – méghozzá ikrekről.”

Az ötlet az ikrektől származott

A kísérlet ötlete voltaképpen maguktól a Kelly fivérektől származik. Scott már eddig is mintegy 180 napot töltött az űrben, most pedig Mihail Kornyenko orosz kozmonautával együtt további teljes egy évig keringenek majd Föld körüli pályán. (Mellesleg a velük együtt felszálló Gennagyij Padalka hat hónapig marad, s ezzel megdönti a világűrben töltött teljes időtartam rekordját: visszatérésekor 803 űrbéli napot tudhat majd a háta mögött.)

Mark Kelly ezzel szemben mindössze négy viszonylag rövid űrsikló-repülésen vett részt életében: 2011-es visszavonulásáig összesen 54 napot töltött az űrben. Mire Scott hazatér mostani küldetéséről, nagyjából tízszer ennyit tölt majd az űrben.

A Szojuz-TMA-16M űrhajó a kilövőálláson kevesebb mint egy órával a kilövés előtt Forrás: NASA/Bill Ingalls

De ők úgy látják, nem is a teljes időtartam, hanem az űrutazással egyhuzamban eltöltött idő a legnagyobb különbség kettejük között. „Mark űrélménye sok szempontból eltér az enyémtől” – mondta el Scott Kelly a Nature-nek. „Ő sosem töltött egyben annyi időt fenn, hogy rendesen alkalmazkodjon, és közel normálisnak érezze azt az állapotot. Én igen.”

Az első mintákat már begyűjtötték

Az ikrektől az első mintákat – vért, valamint nyál-, vizelet- és székletmintát – már begyűjtötték, és az űrutazás időtartama alatt rendszeres időközönként, illetve Scott visszatérte után megismétlik majd a mintavételt. Az eredmények értelmezéséhez mindketten genetikai tanácsadótól kapnak segítséget. A teljes genomukra vonatkozó információt egyelőre csak a kísérletben részt vevő tíz tudós ismerheti meg, és a tanulmány az ikrek hozzájárulása nélkül nem kerülhet közlésre.

A genetikai vizsgálat egyébként idővel rutinszerűvé válhat az asztronauták körében. Ha ugyanis egy űrhajósjelöltről a genomjának elemzése alapján kiderül, hogy DNS-e fokozottan sérülékeny az űrbéli ionizáló sugárzással szemben, a NASA úgy dönthet, hogy az illetőt mégsem küldi fel az űrbe.

A Szojuz-TMA-16M startja Forrás: NASA/Bill Ingalls

Különbség lesz a bélflórában is

Ám nem ez a mostani kísérlet egyetlen újdonsága. Vegyük például a Kelly fivérek beleiben élő mikrobákat. Akadt már tanulmány, amely felmérte az űrutazásnak a bélflórára gyakorolt hatását, ám a Kelly ikrek esetében – más ikerpárokhoz hasonlóan – a tesztszemély és a kontroll-alany a kiinduláskor nagyon hasonló bélflórával rendelkezik, ami különösen kedvező alapot nyújt az összehasonlításhoz.

Mindketten naplót fognak vezetni az elfogyasztott ételekről – ami Mark esetében nyilván változatosabb olvasmány lesz, hiszen Scott mindvégig a fagyasztva szárított űrutas-kosztra lesz kénytelen szorítkozni. A kutatók azt a különbséget fogják tanulmányozni, amely az eltérő körülmények következtében Mark és Scott bélflórája között kialakul.

Az öregedésről is bővülhet a tudásunk

Mindeközben Susan Bailey csoportja a kromoszómák végeit fedő sapkákat, a telomérákat fogja vizsgálni, amelyekről tudott, hogy az életkor előrehaladtával rövidülnek. Bailey arra számít, hogy egy év űrutazás után Scott telomérái rövidebbek lesznek, mint Markéi.

Mark Kelly elbúcsúzik ikertestvérétől az űrutazásra készülő Scott-tól Forrás: NASA/Bill Ingalls

Ha sikerül megérteni, pontosan hogyan áll elő a különbség, azzal a közönséges földi öregedésről is sokat megtudunk majd – reméli a kutató. Végül Christopher Mason csapata a DNS-en elhelyezett kémiai jelzések eloszlását, az ún. metilációs mintázatot fogja górcső alá venni, ami a gének kifejeződésének szabályozásában játszik kulcsszerepet.