太空飞行如何影响宇航员健康? 最新“空间组学和医学图谱”揭秘

中新网北京6月12日电 (记者 孙自法)太空飞行如何影响宇航员健康？随着人类开展空间活动越来越多而广受关注。

施普林格·自然旗下“自然系列”若干期刊最新发表关于宇宙飞行如何影响人类生物学的“空间组学和医学图谱”(SOMA)系列论文，成为目前最大的航空航天医学和空间生物学资料汇编。

太空健康转化研究所(TRISH)在飞行轨道上进行科学实验(图片来自SpaceX灵感4号)。施普林格·自然/供图

该系列论文包括收集分析的样本来自包括SpaceX灵感4号的首次全平民飞行任务，以及在国际空间站度过180天或一年的宇航员，为空间飞行的健康影响提供了长期的视角。

据介绍，人们已知太空飞行会引发宇航员分子、细胞和生理变化，给人体带来各种生物医学挑战。随着越来越多的人探索太空，了解与太空暴露有关的健康风险对于准备长时间的、月球甚至可能的火星任务十分重要。但当前的航天医学框架滞后于地球上的精准医疗进步，这凸显出快速发展太空医学数据库、工具和方案的必要。

最新发表的SOMA合集包括多个不同任务的数据，包括SpaceX的灵感4号、北极星黎明、公理任务、NASA双胞胎任务和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的任务。

零重力飞机中的失重体验(图片来自灵感4号机组，John　Kraus)。施普林格·自然/供图

在《自然》发表的一篇旗舰论文中，研究团队给出SOMA资源的详细指南。他们发现，灵感4号任务进行的短期低地轨道太空飞行带来广泛的分子变化，其中一些与长期飞行的效果一致。这些变化包括细胞因子水平升高、端粒延长，以及免疫激活、DNA受损反应和氧化应激的基因表达改变。虽然超过95%的标志物在任务结束几个月里恢复到基线水平，但有些蛋白质、基因和细胞因子似乎在飞行后的恢复期仍处激活状态，至少持续到飞行后3个月。

在另一篇《自然》论文中，研究团队介绍说，灵感4号数据显示，4名平民宇航员在地球上空590公里飞行了3天，其位置高于国际空间站(在位于地球上空370-460公里轨道运行)，这项任务采用了新的太空飞行硬件和诊断设备。他们研究的数据描述了人体在解剖学、细胞、生理和认知层面适应宇宙飞行的最初阶段，发现短期任务没有给机组人员带来重大健康风险。

在一篇《自然-通讯》论文中，作者团队研究了空间飞行对灵感4号任务平民宇航员免疫系统的影响，并与64名其他宇航员的情形作比较，提供了免疫系统和微生物组对太空飞行反应的高分辨率图谱。

本次研究的灵感4号任务发射(图片来自灵感4号机组，John　Kraus)。施普林格·自然/供图

他们发现，不同任务中的免疫系统干扰既有共性也有差异，为未来的任务提供了单细胞层面的免疫参考，包括基因表达、染色质可及性和转录因子基序可及性的变化。特定细胞类型对太空飞行的响应不同，CD14和CD16单核细胞展现出染色质可及性和基因表达的变化最大。他们还报告说，女性在基因表达变化和染色质状态上回归基线的速度更快。而且他们发现纤维蛋白原和IL-8也会受到性别特异性影响，这表明凝血和免疫系统调控对未来宇航员精准医疗研究非常重要。

SOMA系列论文还探索了表观基因组学和转录组学(及表观转录组)的变化、宇航员和航天器的微生物组动力学、分泌组与外泌体的蛋白质组和代谢变化、线粒体响应、伦理考虑、减轻太空环境对身体损害的对策，以及对新任务的提议。

论文作者总结认为，充分利用SOMA数据组、工具和资源或有助于加速精准太空医学发展，改进健康监测和风险缓和，并为未来的月球、火星和其他太空任务提供基线数据。