太空旅行會改變基因的表現嗎？

Note: 這篇是去年二月寫在臉書專頁上的，不知道為什麼忘了移到這邊。總之，過了一年之後，有新的 update。

同卵雙生兄弟 Mark Kelly 和 Scott Kelly 兩位都是太空人，他們在兩年前參加了一個太空基因計畫(US$1.5-million)，看看人類在太空無重力狀態時，DNA 和體內腸道菌會產生什麼變化。

Mark 在 2011 年退休前共在太空中待了 54 天，Scott 則是約 180 天，但是他在之後的 2015-16 年間(連續)待在太空中 340 天，合計一生中在太空待了 520 天。在 Scott 待在太空的那一年間，Mark 則待在地球，兩兄弟在 Scott 飛上太空之前、在太空中和回到地球後，都會固定收集血液、口水、尿液和糞便樣本，之後兩人全部的基因體(genome)都會被完整定序(但因為個人隱私所以只有十個科學家能取得定序結果)。

結果發現 Scott 在太空中的時候 telomere 變得比較長(比在地球的 Kelly 的還長)，但是回到地球後，會迅速變短，回到他飛太空之前的長度。（telomere 是染色體兩端的蓋子，隨著年齡增長會越變越短。）科學家目前不知道為什麼會這樣，因為他們本來預期在太空中會變短，所以也正在研究另外十位太空人的 telomere，看是不是所有太空人都出現這種情形，預計 2018 年會知道結果。（哦哦~ 所以這是說在太空中會很長壽的意思嗎？XD）

另外就是 DNA methylation 在太空中的時候也漸少了，但是同時間在地球的 Mark 的 DNA methylation 卻增加了，而在 Scott 回到地球後，兩人的 DNA methylation 又回到 Scott 飛太空前的程度，為什麼會這樣還不知道。（這好神奇~）

"Personalized medicine could play into NASA’s plans for how to keep astronauts healthy during long-duration spaceflight, such as any future trips to Mars."

所以人類是已經準備好要進軍火星了嗎？XD


March 2018 update:

NASA 在今年一月發表了新的報告，他們發現 Scott 在太空時改變的基因表現中，雖然大多數(93%)在回到地球後又變回和飛太空之前一樣，但是有 7% (約幾百個)的基因表現並沒有變回去，這些基因和免疫系統(immune system)、DNA 修復(DNA repair)、骨頭形成(bone formation networks)、 缺氧(hypoxia)和高碳酸血症(hypercapnia)相關。




References

Alexandra Witze, Astronaut twins study raises questions about genetic privacy. Nature (2015)

Alexandra Witze, Astronaut twin study hints at stress of space travel. Nature (2017)

NASA / NASA Twins Study Investigators to Release Integrated Paper in 2018 (Jan 2018)

NASA / NASA Twins Study Confirms Preliminary Findings (Jan 2018)