OMNI scientist Szewczyk collaborates on proposal that could revolutionize space medicine, improve astronaut health

Spesso durante la ricerca sui cambiamenti molecolari e biologici che si verificano nello spazio, modelli come roditori, vermi e lieviti vengono spesso utilizzati per studiare gli effetti e le conseguenze del volo spaziale a lungo termine come un modo per capire come la microgravità colpisce gli esseri umani nello spazio. Tuttavia, il dottor Nate Zivchik dell'OHIO e molti altri ricercatori di tutto il mondo hanno pubblicato un documento proponendo un programma dell'ESA che potrebbe rivoluzionare la medicina spaziale raccogliendo regolarmente campioni biologici degli astronauti da utilizzare con la tecnologia più recente per comprendere gli effetti sui loro geni. mRNA, proteine ​​e loro metaboliti (comunemente denominate tecniche "omiche").

L'articolo, intitolato "Routine omics array is a golden opportunità for European human research in space and analog environment", è stato pubblicato sulla rivista modelli, descrivendo in dettaglio come la profilazione omica è preparata per trasformare la medicina spaziale e migliorare l'assistenza sanitaria sul lavoro per gli astronauti. Gli autori dell'articolo prevedono che la caratterizzazione delle omiche migliorerà la salute degli astronauti e ridurrà i rischi dei voli spaziali, aumentando potenzialmente il successo della missione in attività più ambiziose come i voli su Marte. Il gruppo di ricercatori continua a evidenziare nel documento i passi collaborativi che devono essere intrapresi per progettare una risorsa di dati standard che possa essere utilizzata per gli anni a venire man mano che i dati e la scienza si evolvono.

"Abbiamo spinto affinché il programma di raccolta di omics di routine diventasse parte della scala standard per gli astronauti dell'ESA", ha affermato Szewczyk. "Recuperando e analizzando questi dati, abbiamo l'opportunità di indagare ulteriormente sulle migliori pratiche nella medicina personalizzata per le persone inviate nello spazio".

La NASA ha condotto un doppio studio in cui l'organizzazione ha condotto la profilazione molecolare di un singolo individuo che ha dimostrato che è possibile utilizzare approcci di big data per comprendere la salute degli astronauti. Nello studio della NASA, hanno misurato la forma fisica di un astronauta prima, durante e dopo il volo per raccogliere informazioni sulla sua salute e su come potrebbe fluttuare nello spazio. Dopo essere stata in grado di analizzare e vedere l'utilità di questo enorme set di dati, la NASA ha deciso di renderlo un approccio standard per il futuro.

"Abbiamo beneficiato del fatto che la NASA eseguisse questa pratica standard perché riteniamo che sia qualcosa che altre agenzie spaziali devono affrontare per assicurarsi di trovare l'approccio migliore alla salute degli astronauti mentre sono nello spazio", ha aggiunto Szewczyk.

Uno dei colleghi di Szewczyk, Brian Clark, Ph.D., che dirige l'Ohio Musculoskeletal and Nervous Institute (OMNI) in OHIO, ha osservato: "È un momento emozionante nel campo dell'astrobiologia. Da decenni sappiamo che il volo spaziale pone rischi significativi per la salute.Gli esseri umani e che gli effetti fisiologici del lungo volo spaziale variano enormemente da persona a persona.Se guardi dieci persone che hanno trascorso sei mesi sulla Stazione Spaziale Internazionale, vedrai risposte selvaggiamente diverse tra le persone in cose come la quantità di perdita muscolare e ossea che sperimentano.Alcuni subiscono un'enorme quantità di perdita mentre altri si comportano molto meglio.L'emergere delle tecnologie omiche è chiaramente la nostra migliore scommessa per comprendere i fattori che determinano questa disparità e sviluppare una medicina spaziale veramente personalizzata.Le conoscenze acquisite da queste tipi di studi si estendono ben oltre i confini dello spazio esterno e hanno implicazioni per la medicina tradizionale, come la comprensione dell'impatto dell'abbandono prolungato che si verifica dopo un infortunio, la chirurgia ricostruttiva e la malattia. È bello vedere questo invito all'azione e siamo molto orgoglioso della posizione e dell'influenza di Nate nel campo della medicina spaziale".

Il team che è coautore del documento è composto da scienziati, tra cui Szewczyk, il cui lavoro si concentra sullo spazio zonale. Avevano il compito di esaminare come la NASA ha preso la decisione di adottare un approccio omico per comprendere l'impatto molecolare e biologico degli astronauti nello spazio e se questa procedura fosse qualcosa che anche l'Agenzia spaziale europea avrebbe dovuto seguire.

Oltre a determinare se questa pratica è utile per altre agenzie spaziali, quali tipi di dati raccogliere, quali metodi di campionamento utilizzare e in quali momenti, stanno anche esaminando ciò che può essere misurato da approcci multiscala, come i genomi degli astronauti e cosa Quali geni sono espressi, quali metaboliti ci sono, ci sono cambiamenti nelle proteine ​​e altro ancora.

“Grazie alle innovazioni scientifiche, invece di misurare modelli e tradurre i dati negli esseri umani, ora possiamo misurare le persone e guardare il genoma di un individuo e prevedere se il loro genoma è a rischio di cancro o diabete, o se un particolare farmaco può o meno lavoro basato sul genoma, proprio", ha detto Szewczyk. "Questa è un'opportunità per utilizzare gli stessi metodi di medicina molecolare moderna e usarli sugli astronauti per identificare potenziali rischi per la salute. È più gratificante dell'utilizzo di modelli e una reale opportunità per tutte le agenzie spaziali di conoscere e dire che gli astronauti mandano nello spazio sono al sicuro e saranno al sicuro”.

Oltre a fornire informazioni su come la raccolta di routine di omics può migliorare la salute degli astronauti, il team di ricercatori sta anche valutando considerazioni etiche e legali relative ai dati omics derivati ​​dagli astronauti europei e dai partecipanti ai voli spaziali, con l'obiettivo di creare un panorama politico in cui i dati possono essere il più aperto possibile Per massimizzare il potenziale scientifico ma chiuso quanto necessario per proteggere gli interessati.

Szewczyk è la Orthotic Heritage Foundation Ralph S. Licklider, professore associato di medicina molecolare e ricercatore principale presso l'Ohio Musculoskeletal and Neurological Institute presso l'Heritage College of Osteopathic Medicine. In precedenza ha portato i vermi nello spazio, analizzando ciò che è cambiato in loro nello spazio e confrontando le espressioni geniche nello spazio con roditori e astronauti, cercando elementi in comune nel cambiamento come proteine ​​che consentono ai muscoli di lavorare e proteine ​​che consentono alle cellule di produrre energia. Attualmente sta seguendo i risultati di questi voli precedenti con due nuove sonde programmate per volare verso la Stazione Spaziale Internazionale nei prossimi anni.

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