太空旅行會讓人精疲力盡?粒線體功能會被大幅影響!

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以經歷太空旅行的模式動物鼠與人類進行研究對象,喬治城大學醫學中心發現了前往太空可能會對生物細胞的粒線體 (mitochondria) 造成影響。不論是過程中改變的重力、輻射曝曬或其他因素都是可能因素。

這項研究與其他研究共同執行,用以評估太空旅行對人體健康的影響,此外也深入調查進入太空後改變的身體新陳代謝是否會成為日後醫療研究的部分參考。

太空航行已知對人體會造成健康上的影響,但一直缺乏系統性的病因學研究,在美國國家癌症研究中心以及美國太空總署 (NASA) 等單位聯合研究的大型計畫中,首次將高達 59 位太空人與 NASA GeneLab 所採集的各項樣本,進行轉錄轉譯科學、蛋白體學、系統生物學等的大數據分析。透過這些數據解讀,人體中包含能量製造、免疫、發炎反應、細胞週期以及晝夜規律、聽覺功能都會受到太空航行任務的環境影響。

作為 2019 年 NASA’s GeneLab 的接續研究,2020 年發表在 cell 的這項研究使用了 4 個人類細胞株、13 種不同組織、兩種不同品種的模式老鼠,以及 2006-2017 年 NASA 所收集的任務資料、以及雙胞胎太空人實驗的轉錄數據。

這項計畫整理出三大重點:1)太空航行的影響在單獨細胞中,比起完整器官的惡性影響更明顯,2) 肝臟比起其他器官,會有更多的分化基因與蛋白表現量的改變,3) 研究統整出太空航行如何在基因、蛋白、代謝產物等層次影響粒線體,進一步影響個體。實驗中發現肝臟與 Extensor digitorum longus (EDL muscle) 會和個體的甲基化下降、轉錄量上升調控有關。人類細胞株的 micrarray 實驗數據指出各類細胞 (fibroblasts, endothelial cells, primary T cells, and hair follicles) 在氧化壓力以及 ATP 製造、粒線體電子傳遞等基因都會受到太空飛行影響。

將這些多面向細分的個別研究統整,並以 2019 年的 NASA 雙胞胎實驗作為參考平台,就更能夠推測太空旅行對人體的健康影響有多巨大,此外也能提供給正在進行放射線治療的病患同樣的參考價值,再依定程度的放射線照射下如何保護正常細胞與組織不受輻射危害。

延伸閱讀:解讀雙胞胎實驗新結果!改變的是「太空基因」表現而非序列本身!

參考資料:

  1. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)31461-6?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867420314616%3Fshowall%3Dtrue
  2. https://lombardi.georgetown.edu/news-release/space-travel-can-adversely-impact-energy-production-in-a-cell/#_ga=2.236450564.447009058.1606331400-1648351922.1606157769

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