Sarcolab - 3: Vliv mikrogravitace na svalový systém člověka

Jedním z dlouhé řady experimentů, na kterých na palubě ISS pracoval italský astronaut Paolo Nespoli, byl SARKOLAB-3. Výzkumný projekt, který byl realizován v rámci jeho mise s názvem VITA, nese celý název  "Myotendinous and Neuromuscular Adaption to Long-term Spaceflight". Jedná se o další z řady vědeckých projektů, který má za úkol zjistit, vliv mikrogravitace na svalový systém člověka. Vědci dnes už vědí, že delší doba, strávená prostředí mikrogravitace, způsobuje oslabení svalového systému. A tak se spojili výzkumníci ESA, NASA a Institutu Biomedicínských Problémů - Ruské Akademie Věd, aby zjistili, proč se to děje.

A tak připravili výzkumný projekt, zaměřený na lýtkový sval, který je propojený s Achilovou šlachou s nosnými částmi našich nohou. Na Zemi je napětí lýtkového svalu a Achilovy šlachy stimulováno působením gravitace, cvičením a chůzí. Na palubě ISS samozřejmě tyto stimuly odpadají, což má své následky. Paolo na realizaci experimentu spolupracoval s dalšími astronauty z expedice 52/53 Andy Bresnikem a Sergejem Rjazanským.

V praxi to vypadá asi tak, že členům posádky jsou odebrány vzorky svalových vláken a to před odletem do vesmíru a posléze po návratu na Zemi. Účel je vám asi zřejmý. Jde o porovnání  chemických a strukturálních změn, ke kterým během půlroční mise ve svalových vláknech došlo.

Během samotného pobytu na palubě ISS měli astzronauti za úkol cvičit na zařízení, zvaném MARES (Muscle Atrophy Resistive Exercise System), umístěném v modulu Columbus. MARES je cvičební zařízení, které poskytuje podrobné informace o tom, jak se svaly během kosmického letu chovají. Je potřeba říci, že se jedná o jedno z nejrozměrněších  zařízení, určených pro lékařský výzkum, na palubě ISS a že zkompletovat jej k použití je výzvou samo o sobě. Na to se ostatně podívejte tady...   Jakmile je ale vše připraveno, experiment může začít a MARES stimuluhe nohy a při tom měří svalovou odpověď.

Díky porozumění účinkům pobytu ve stavu mikrogravitace na svaly člověka, budou vědci schopni vyvinout odpovídající protiopatření. Výsledky z projektu Sarcolab-3 a jiných podobných experimentů , realizovaných na palubě ISS, pomohou také ve vývoji nových terapeutický a léčebných metod a pomohou při poskytování efektivní ošetřovatelské péče o pacienty, například dlouhodobě upoutané na lůžko, či po úrazech a jiných, např. neurologických onemocnění na Zemi.


Zdroj:

http://blogs.esa.int/VITAmission/2017/08/04/kicking-off-science-sarcolab-3-and-muscle-loss-in-space/

SPECIÁL: Neuralink Fantasy II. Propojení mozku s počítačem

Největší nebezpečí, jakému bude lidstvo v budoucnu čelit, bude riziko, spojené se vznikem superinteligentních technologií, které postupně převezmou kontrolu nad našimi životy. S tímto tvrzením přišel slavný podnikatel a vizionář Elon Musk. Ten dále tvrdí, že jediná možnost, jak tomuto nebezpečí čelit je to, že se z lidí samých stane z části vysoce výkonný stroj - Cyborg.

Člověk by řekl, že jde spíše o myšlenku z říše Sci-Fi, než o dohlednou budoucnost lidstva. Ale Musk si to nemyslí a jako důkaz, který podporuje vážnost jeho myšlenky, v březnu roku 2017, oznamuje založení malé startupové společnosti Neuralink. Ve svém prohlášení Musk informoval, že jde o společnost, která je zaměřena na vývoj do mozku implantovatelných zařízení, která budou propojená s externím počítačem (brain-computer interface).

Muskův nový podnikatelský počin se jmenuje Neuralink, sídlí v San Francisku a jeho vstupní investicí byla částka 27 miliónů dolarů. Firma byla oficiálně zaregistrována v březnu roku 2017 a ve své registraci má uvedono, že se jedná o společnost, zaměřenou na lékařský výzkum. V současné době je společnost ve fázi nabírání pracovních sil, a to zejména expertů v oblasti elektroniky, konstrukce ohebných mikroelektrod, softwarové inženýry, experty v oblasti robotiky.

Stříkačkou injektabilní elektronika...

Podíváme-li se na záměry Neuralinku podrobněji, půjde v první fázi zejména o výzkum a vývoj v oblasti stříkačkou injektabilních technologií (syringe injectable electronics). Vypadá to, že hlavní směr, jakým se Muskovi výzkumníci vydají, bude vývoj a výzkum možností využití techniologií pro bezproblémové a minimálně invazivní třídimenzionální propojení elektroniky s umělými nebo přírodními strukturami, které by umožnilo průběžné sledování jejich vlastností, nebo manipulaci s jejich přídavnými zařízeními. K tomuto účelu bude možná využít technologii neurální krajky (neural lace). Jedná se v podstatě o stříkačkou aplikovatelnou makroporézní síťku, submikrometrových rozměrů, která se po aplikaci na místo určení rozvine a umožní tak vznik rozhraní mezi mozkem a elektronickým zařízením, ale také mezi mozkem a periferními nervy. Výhoda technologie spočívá zejména v minimální invazivizě a flexibitě, která umožňuje aplikaci sítě do trojrozměrných biologických struktur. Materiál, který by měl být pro neurální krajku použit, bude na bázi polymeru. Vědci si od něj slibují zejména nízkou chronickou imunoreaktivitu, což je důležitá vlastnost pro úspěšné vhojení materiálu. To se také potvrdilo při pokusech na myších, u kterých neurální krajka, aplikovaná do mozku, nejen že vykazuje malou chronickou imunoreaktivitu, ale její interaktivita také dokonce umožňuje detailně sledovat mozkovou aktivitu.

Stručně řečeno, začíná nový trend vývoje elektronických systémů, nanometrové velikosti vhodných pro implantaci do 3D biologické struktury a to pomocí injekční jehly. Takto vstřikovaná elektronika je schopna sledovat vnitřní mechanické napětí uvnitř objemových struktur. Další výhodou je, že injekční stříkačka umožňuje pumístění flexibilní elektroniky přes pevnou skořepinu. Vstřikování pružné elektroniky má také tu výhodu, že pomocí injekční jehly je možno vpravovat i poměrně velkých součástí. Tuto elektroniku bude možné využít v mnoha alplikacích, například, jako bezdrátových rozhraní vč. začlenění do multifunkčních elektronických zařízení.

Medicínské aplikace...

foto: Medtronic

Elektroniku kterou lze vstřikovat s polymerním prekurzorem, nebo buňkami do hostitelských systémů lze využít v celé řadě biomedicínských aplikací a to od léčby poranění mozku, epilepsie, až pro opětovné propojení mozku s periferním nervstvem, přerušené například úrazem páteře. Existuje jen velmi málo typů elektronických mozkových implantátů. Tato oblast proto skrývá velký jak medicínský, tak i obchodní potenciál. Zatím nejrozšířenějším a nejprodávanějčím zařízením, je tzv. "Deep Brain Stimulator" od společnosti Medtronic. Ten pomáhá zastavit nezvládnutelný mimovolní třes, kterým trpí lidé s Parkinsonovou chorobou. V současné době toto zařízení pomáhí více než 140 000 pacientů.

Velký byznys ale i velké riziko...

Jméno Neuralink Musk koupil od inženýra Pedrama Mohseni z Ohia. Mohseni, je profesorem na Case Western Reserve University a spolu se svým vědeckým partnerem Randolphem Muso z University of Kansas, byl zakladatelem startupové společnosti NeuraLink, která byla zaregistrovaná v roce 2015. Tito dva experti dlouho pracovali na vývoji technologíí, které by měly pomáhat lidem, kteří utrpěli poranění mozku, nicméně se jim pro jejich podnikatelský a vědecký záměr nepodařilo sehnat investora. Pak je však kontaktoval muž, který jim nabídl desítky tisíc dolarů za odkoupení jména jejich startupové společnosti. Tomu se prostě nedalo odolat. Netušili však, že jméno jejich firmy kupuje právě  Elon Musk.

Musk není ve svém počínání jediný. Kromě Muska v tomto oboru investuje i jiný podnikatel také  americký podnikatel Bryan Johnson, který investoval 100 000 dolarů do neurotechnologické firmy Kernel, která se zabývá vývojem mozkových implantátů. Bezesporu jde o technologie i byznys mnoha možností, ale má to i svá rizika.

Veškerá tato technologie bude muset splňovat velmi přísné standardy zdravotnického zařízení. A tak podobný výzkum znamená ohromné náklady, kterých návratnost není  zdaleka jistá. Mezi investory vládne pocit velice silné nedůvěry, když mají investovat do něčeho o principu čehož nejsou přesvědčeni, protože onen princip ještě není zcela prozkoumán - objasněn. Je velmi důležité, aby podobná zařízení měla vysokou míru spolehlivosti, což vyžaduje čas a hooodně peněz na vývoj a testování. Navíc, v minulosti jsme zaznamenali i celou řadu neúspěšných projektů podobného zaměření. Krachly např. projekty firem BrainGate, nebo Northstar, které vyvíjely mozkové implantáty pro lidi, kteří utrpěli cévní mozkovou příhodu. Výzkum, který prováděli výše jmenovaní Nudo a Mohseni, financovala americká armáda v rámci programů pro léčbu ochrnutých válečných veteránů. Jeho náklady vědci odhadovali na nějakých 200 miliónů dolarů.

Uvidíme, co bude dál. Faktem je, že historie vědy a techniky nám nejednou ukázala, že jakkoliv se nám některé projekty zdály, že pocházejí spíše ze sféry Sci-Fi, podařilo se je dotáhnout až do fáze skutečné, praktické realizace. Osobně věřím, že i v tomhle případě nejde jen o pouhou fantazii.

Zdroje a fotografie:

https://www.technologyreview.com/s/604037/meet-the-guys-who-sold-neuralink-to-elon-musk-without-even-realizing-it/

http://www.svethardware.cz/elon-musk-uvadi-neuralink-pro-propojeni-cloveka-s-pocitacem/44172

http://waitbutwhy.com/2017/04/neuralink.html#part4

https://cml.harvard.edu/assets/NatureNano_DOI10.1038nnano.2015.115_8June15_Liu.pdf

http://gizmodo.com/scientists-just-invented-the-neural-lace-1711540938

http://www.smithsonianmag.com/science-nature/flexible-circuit-has-been-injected-living-brains-180955525/

http://www.darpa.mil/program/our-research/darpa-and-the-brain-initiative

http://www.kumc.edu/landon-center-on-aging/faculty/randolph-j-nudo-phd.html

https://www.bbvaopenmind.com/en/connecting-our-brain-to-machines-the-final-barrier/

http://www.latimes.com/business/technology/la-fi-tn-elon-musk-neuralink-20170421-htmlstory.html

http://mashable.com/2017/08/25/neuralink-elon-musk-raised-27-million/#COpTHLR_1kqQ

Water dry immersion, neboli „kosmonautika ve vaně“.

Foto: IBMP-RAS

Mikrogravitace, to je fyzikální jev, který spolu s účinky záření a dlouhodobým pobytem v uzavřeném prostředí, má na fyziologii člověka, pobývajícího např. na palubě ISS, velký, zejména negativní, vliv. Proto je výzkumu těchto účinků, ze strany odborníků na kosmickou medicínu, věnována značná pozornost. Na Zemi je tento výzkum realizován zejména pomocí tzv. analogových studií, jako jsou například studie vlivu dlouhodobého upoutání člověka na lůžko (tzv. bed-rest studie, o kterých jsem už na Kosmonautix psal...) a dále pak za pomoci tzv. water dry immersion studií, neboli studií vlivu tzv. suchého ponoření člověka do vody, či gelu.

Více ve článku na webu KOSMONAUTIX...

TempusPRO: Satelitní přenos medicínských dat

Dovolte mi, abych vám představil Tempus Pro, neboli přenosný monitor fyziologicých funkcí, který má ve své výbavě také technologii, která možňuje satelitní přenos telemedicínských dat. Tuto novou technologii, nyní testuje Evropská kosmická agentura (ESA). Poprvé byla použita letos v květnu, bezprostředně po návratu astronauta Thomase Pesqueta z Mezinárodní kosmické stanice.

 

Jak již jsem psal v mnoha předchozích článcích, těla astronautů, utrpí v průběhu např. půlročního pobytu ve vesmíru, značné oslabení fyzické kondice, které se projevuje snížením výkonnosti kardiovaskulárního systému, snížením svalové síly, ubýváním svalové a kostní hmoty, poruchami rovnováhy a prostorové orientace a celou řadou dalších symptomů.

Na výkonnost astronautů v průběhu kosmické mise to nemá nijak závažný vliv. V podstatě se dá říci, že všechny tyto změny, jsou přirozenou adaptací na pobyt ve vesmíru. Problém však nastává po návratu na Zemi, do Zemské gravitace.

A tak, bezprostředně po návratu na Zemi, když Kapsule Sojuz s Thomasem Pesquetem přistála v
Kazašské stepi, ujal se jej zdravotnický tým ESA, který byl vybaven zařízením Tempus Pro. Astronaut byl připojen na několik senzorů a všechny důležité informace o fyziologických funkcích, jako jsou EKG, údaje o krevním tlaku, či okysličení krve a další, byly v reálném čase přes satelit odeslány lékařům do Kolína nad Rýnem. Celá procedura se opakuje i ve vrtulníku, cestou z místa přistání v kazašské stepi do města Karaganda a i při dalších přesunech.

 

Pomocí zabezpečeného satelitního spojení lze také posílat ultrazvukové snímky, videa, fotografie i hlasový přenos. Všechna data jsou současně zašifrovaná a zůstávají uložena v zařízení, kde čekají na další podrobné vyhodnocení. Sdílení informací mezi záchrannými týmy v reálném čase přispívá k efektivitě záchranné operace v případě mimořádné události při přistání.

Zdokonalená verze zařízení bude použita v prosinci při návratu Paola Nespoliho z ISS. Bude se testovat odesílání medicínských dat z letadla, přepravujícího astronauty do střediska výcviku astronautů ESA v Kolíně nad Rýnem.

zdroj: http://www.esa.int/Our_Activities/Telecommunications_Integrated_Applications/Telemedicine_via_satellite_improves_care_at_astronaut_landings

Sex ve vesmíru a kosmické děti

Důležitou otázkou, pokud jde o kolonizaci jiné planety, je sex. Sex je to poslední, o co bychom si dělali starosti, ale právě početí, donošení a porod zdravého dítěte je problém, kterým se do budoucna budeme muset vážně zabývat. Otázky sexuality a reprodukce člověka samozřejmě patří mezi zásadní otázky, týkající se budoucnosti člověka na Zemi. Schopnost reprodukce je vlastně jednou ze základních biologických otázek obecně. Je proto pochopitelné, že problematika reprodukce oblastí, která zajímá i kosmické biology.

I když je pravdou, že k sexu ve vesmíru mezi lidmi ve vesmíru zatím nedošlo, není výzkum reprodukčních schopností organismů ve vesmíru novou otázkou, která by nikoho nezajímala. Naopak. Biologové ve vesmíru zkoumali a zkoumají reprodukci širokého spektra různých živočišných druhů. Jde mapříklad o mušky octomilky, jde například o inrerrakci spermií a vajíček ve stavu mikrogravitace a o sledování chování mláďat hlodavců ve vesmíru narozených. Výsledky studií jsou různé a je v nich ještě celá řada nejasností. Některé studie tvrdí, že první stádia reprodukce ve vesmíru jsou možné, ale další studie zase ukazují, že u některých živočišných druhů je vývoj embrya ve vesmíru, snad z důvodu přítomnosti mikrogravitace zpomalen. Mnoho z těchto studií je založeno metodě fertilizace in vitro, tedy oplodnění vajíček pomocí spermií přímo na oběžné dráze. Někdy byla do vesmíru odeslána rovnou embrya a také březí zvířata. Celý proces těhotenství/březosti, od oplodnění až do porodu, a to vše v podmínkách oběžné dráhy, však zmapované stále nemáme. 

Škody, způsobené radiací...

Velkou pozornost kosmické agentury věnují problematice účinků radiace na reprodukci. Kosmický prostor je plný vysoce energetických částic, které soustavně bombardují naší DNA, čímž v ní způsobují nenapravitelné škody. Na Zemi, kterou chrání její atmosféra, jsou dávky záření, které naše těla održí, 100x nižší, než např. na palubě Mezinárodní kosmické stanice. 

Nedávno vědci publikovali studii, která na palubě ISS zkoumala účinky kosmického záření na myší spermie. První otázkou, kterou vědci řešili, bylo, jak myší spermie do vesmíru vůbec dostat. Ke konzervaci spermií se vědci rozhodli použít metodu lyofilizace , tedy metody, která umožnila, aby spermie vydržely jak transport, tak i 288 dní dlouhý pobyt na ISS tak i návrat na Zemi, kde mohly být porovnány s čerstvými spermiemi od stejných myší.

První věc, kterou vědci zkoumali byla otázka, jak cesta do vesmíru ovlivnila integritu DNA ve spermiích. Dnes už je totiž známý fakt, že právě vysoká fragmentace DNA je jedním z faktorů, který vede k mužské neplodnosti. Jak se čekalo, spermie, které se vědcům vrátily z oběžné dráhy, měly mnohem více fragmentovanou DNA, než byla DNA ve spermiích ve srovnávacím vzorku ze Země. Nicméně, když bylo ono "kosmické" sperma použito k oplodnění vajíček myší, mělo to za následek narození podobného počtu myší a jejich dalšího normálního vývoje, jako tomu bylo u vzorku kontrolního. Závěrečným testem bylo porovnávání vzorků genů, získaných z mozků dospělých myší. Ani tady vědci nenašli nějaké podstatné rozdíly a na základě všech těchto poznatků dospěli k závěru, že spermie, které byly vystaveny kosmickému prostředí, jsou schopny produkovat potomky. Lze tedy říci, že krátkodobé kosmické lety nemají na kvalitu spermií negativní vliv. 

Studie, které jsou na toto téma realizovány na Zemi ukazují, že chyby na poškozené spermii, mohou být při oplodnění vajíčka, do určité míry vajíčkem kompenzovány, takže se pak vyvíjí zdravé embryo. Bylo by tedy zajímavé zjistit, jestli se tak děje i ve vesmíru a to je jedním z úkolů, které na vědce teprve čekají. 

Pokud lidé chtějí kolonizovat jiné planety, budou k tomu potřeba muži i ženy. To je tedy faktor pohlaví. Jenže je tu ještě další faktor a tím je věk. S věkem bohužel klesají reprodukční schopnosti jak mužů, tak i žen. Klesá schopnost vajíček opravovat poškozenou DNA a u mužů s věkem ubývá počet spermií. Takže na úlohu věku v celém procesu je potřeba se také dále zaměřit.

Během kosmických letů je nezbytné chránit lidské tělo před škodlivým kosmickým zářením. Nepodaří-li se totiž buňkách opravit škody, které částice záření v DNA napáchá, může to vést k rozvoji rakoviny. Ta je pak příčinou smrti. Jsou-li záření vystaveny vajíčka a spermie, může to zabránit ve vývoji a narození zdravého lidského jedince. Proto se vědci shodují na tom, že zejména reprodukční tkáně je nutné chránit před zářením v ještě větší míře.

Jako velice zajímavý se však ukázal fakt, že malé dávky záření u myší, můžou dokonce vést k rozvoji jejich odolnosti, patrně zvýšenou aktivací reparačních procesů, proti účinkům záření o vyšších dávkách. Ukázalo se například, že když byly březí myši ozářeny dávkami podobnými, jakými byli postiženi lidé v Černobylu v osmdesátých letech, jejich potomstvo se narodilo s odolností k dávkám ještě o něco vyšším.

Oplodnění, březost/těhotenství a porod...

Zatímco populární média si nahánějí sledovanost problematikou realizace samotného sexuálního aktu ve vesmíru, což je bezesporu také velmi zajímavé, my se musíme na problém dívat poněkud komplexněji. Čeští vědci se napříkad (neúspěšně) pokoušeli "přinutit" k páření křepelky v průběhu tzv. parabolického letu. Samotný sexuální akt v prostředí mikrogravitace by byl sice poněkud problematický i u lidí, jednak samotnou "technikou" provedení, ale také z fyziologického hlediska, kdy problémy v redistribuci tekutin v organismu, stresové zátěži a potížemi, jako je kinetóza (nevolnost z pohybu), by u muže mohly například vést k poruchám erekce. Nicméně, při troše cviku a spolu s velkou kompenzační schopností organismu i toto lze překonat a zrealizovat. 

Problém však je v tom, že my nevíme, jak se budou chovat spermie v ženském organismu. Navíc, samotný ženský organismus reaguje na pobyt v mikrogravitaci velice citlivě, kdy u něj je, díky pravidelným pochodům v děloze, spojeným s menstruačním cyklem, zvýšená tendence k rozvoji zánětlivých komplikací. Takže například dnes, se přistupuje k regulaci menstruačního cyklu u astronautek, pomocí hormonální antikoncepce.

Dále pak nemáme tušení, jak se bude chovat organismus těhotné ženy a plodu v mikrogravitaci. Jaký vliv na plod bude mít redistribuce tekutin v organismu a jak těhotenství ve vesmíru bude snášet žena. No a pak je tady porod. Ukázalo se, že například krysy, které rodí ve vesmíru, mají dvakrát více kontrakcí, než krysy, rodící na Zemi.

Je toho ještě mnoho, co musíme v souvislosti vlivu kosmického letu na reprodukci zjistit. Jenomže například u lidí, narážíme na problémy etické. Vytavit těhotnou ženu zátěži kosmického letu je dnes nepřijatelné a v dnešní době nejen u lidí. Podobné experimenty by byly obtížně akceptovatelné, kdyby se prováděly na primátech. Nicméně, i informace, které máme dnes, nám pomohou zjistit mnoho zajímavého o principech reprodukce jako takové, ale také mají klíčový význam pro přežití člověka, jako biologického druhu...

Volně podle:

http://www.space.com/36955-space-babies-study-humans-offspring-in-orbit.html

Foto: NASA

Kosmický test kardiostimulátoru...



Foto: Medtronic

Medtronic Micra je nejmenší kardiostimulátor, který je v současné době dostupný. Je tak malý, že se vejde do katetru, kterým pak můźe být zaveden do srdečního endokardu. Zabudovaná baterie pak může povzbuzovat srdeční svalovinu celé roky. Bezesporu jde o úžasný kousek technologie. Ale studenti jedné střední školy ve Spojených státech se rozhodli, že kvalitu tohoto malého kousku technologie vyzkouší v extrémních podmínkách kosmu.

 

Šlo o nápad 17ti leté  Shelbi Klingsporn, která se v rámci svého školního studijního projektu rozhodla otestovat, nakolik je toto, pro mnohé lidi životně důležité zařízení, schopno odolávat velmi nízkým teplotám, či vysokým úrovním radiace.



Foto:NASA/Medtronic

Její odvážný plán se líbil nejen lidem z Medtronic, ale také vědcům z NASA. Brzy byla k dispozici raketa NASA, určená pro realizaci malých experimentů. Start upravené rakety tipu Orion k jejímu suborbitálnímu letu se uskutečnil 22. června 2017, z NASA Wallops Flight Facility ve Virginii. Inspirace pro její projekt je osobní povahy. Shelbi toho o kardiostimulátorech ví hodně zejména z toho důvodu, že takovéto zařízení má i jeden z jejích přátel. A tak, když Shelbi o novém kardiostimulátoru Micra slyšela, zrodil se v její hlavě nápad na projekt.
 

Speciálně upravená raketa Orion určena k suborbitálním letům, po startu vystoupala se svým nákladem do výšky 117km, aby se posléze na padácích snesla k zemi. Krátce po přistání bylo  zařízení podrobeno sérii testů. Podle prvních zpráv jde říci, že kardiostimulátor nebyl při náročném kosmickém testu poškozen a byl funkční...

Závěrem bych snad jen dodal, že je škoda, že takovéto možnosti nemají v rámci studia i naši středoškoláci... I když... To vlastně není úplně pravda. Mrkněte na web České kosmické kanceláře.

Zdroj:
http://www.medtronic.com/us-en/about/news/micra-in-space.html
https://www.medgadget.com/2017/07/medtronics-micra-pacemaker-survives-flight-space.html

Vliv pobytu příslušníků speciálních sil na palubě ponorky na jejich fyzickou výkonnost

Foto: U.S. NAVY

Plnění náročných úkolů v rámci speciálních operací, je spojeno také se značnou fyzickou námahou. Některé z těchto operací probíhají infiltrací a výsadkem speciálních sil na nepřátelské území pomocí ponorek. Jenže, dlouhodobý pobyt ve stísněném a uzavřeném prostoru ponorky, vede k postupnému snižování fyzické kondice operátorů. To samozřejmě může mít velmi negativní vliv na úspěšnost už tak velmi nebezpečných misí.

Američtí vojenští experti se pokusili objektivizovat předpoklad, že dlouhodobý pobyt příslušníků speciálních sil v ponorce, může mít negativní vliv na jejich schopnost plnit roznanité, fyzicky náročné, úkoly. Zejména jde o úkoly vyžadující aerobní vytrvalost, nebo silový výkon. Lékařské studie se účastnili příslušníci SEAL Team One, kteří byli nasazeni v rámci mise ponorky SSN 642 Kamehameha.

Foto: U.S.NAVY

Do studie byly zařazeny dvě skupiny mužů. V první skupině bylo 22 mužů, nasazených na více než dvouměsíční ponorkové misi. Druhá skupina čítala mužů 9 a byla skupinou kontrolní. Všichni vojáci se podrobili sérii kognitivních a fyzických testů a to bezprostředně před nasazením a následně po ukončení jejich ponorkové mise. Během celého pobytu skupiny NAVY SEALs na palubě ponorky, byla bedlivě sledována jejich fyzická aktivita, byl monitorován jejich zdravotní stav, sledovaly se jejich změny nálad, co jedí atd. Vědci monitorovali také prostředí a atmosféru v ponorce.

Foto: U.S.  MARINES

Výsledky studie ukázaly, že během pobytu elitních vojáků na palubě ponorky SSN 642 Kamehameha, došlo ke statisticky významnému snížení fyzické výkonnosti zkoumaných subjektů. Zároveň si vojáci ve zvýšené míře stěžovali na různé zdravotní problémy. Není však známo, do jaké míry by stupeň dekondice, jaký byl pozorován u testovácí skupiny příslušníků NAVY SEALs, ovlivnil jejich výkonnost během skutečné vojenské operace. Z výsledků však lze vyvodit, že delší pobyt týmu speciálních operací na palubě ponorky, může negativně ovlivnit jak výkonnost v situacích, které by vyžadovaly intenzivní fyzické nasazení, tak i situace, vyžadující vytrvalostní výkon.

Poznámka: Výsledky studie do značné míry korespondují i s poznatky, které máme ze studií BedRest a dalších kosmických analogových studií, i ze sledování fyzické kondice astronautů na dlouhodobých kosmických misích...  

  

Literatura: Fothergill DM, Sims JR; Aerobic performance of Special Operations Forces personnel after a prolonged submarine deployment; Ergonomics. 2000 Oct;43(10):1489-500.

Další výsledky projektu NASA Twins Study

Jak zjistila Susan Bailey, radiační bioložka a výzkumnice projektu, telomery Scotta Kellyho se během pobytu ve vesmíru prodloužily. Zdá se, že když žil astronaut Scott Kelly na palubě ISS, došlo v jeho buňkách ke změnám, které vedly ke zpomalení některých klíčových procesů stárnutí. Mark a Scott Kellyovi jsou jediná dvojčata, která byla ve vesmíru (nikoli však společně). Výzkum, v rámci kterého byl jeden z bratrů (Mark) na Zemi a druhý (Scott) na palubě ISS, přináší neocenitelné informace, které bude možné využít až se lidé jednoho dne vydají na Mars.

Právě změny, ke kterým došlo v buňkách Scotta Klellyho, který na palubě ISS strávil 340 dní v letech 2015-2016, jsou velmi zajímavé. Vědecký tým podrobně analyzoval změny ve Scottových bílých krvinkách, konkrétně v jejich DNA, a to v oblasti n koncích chromozomů, zvané telomery. Je známou skutečností, že s tím, jak stárneme, se délka našich telomer zkracuje. Skupina vědců pod vedením radiační bioložky Susan Bailey však zjistila, že se telomery Scotta Kellyho během jeho pobytu na palubě ISS spíše prodlužovaly. Když se vrátil na Zemi, byly telomery na konci Scottových chromozomů delší, než byly telomery jeho bratra Marka, jednovaječného dvojčete, který byl podrobně sledován na Zemi.

Susan Bailey věří, že tyto změny by mohly souviset s tím, že Scott během svého pobytu na ISS více cvičil a jeho jídelníček byl tvořen redukční dietou. Opět se telomery začaly zkracovat krátce po návratu Scotta na Zemi. U Scotta I Marka se se v loňském listopadu zvýšila také aktivita enzymu, který telomery prodlužuje a opravuje, což vědci připisují zvýšené stresové zátěži obou astronautů. Nejdůležitějším objevem však je fakt, že ve vesmíru dochází ke zpomalení procesů buněčného stárnutí.

Další výzkumná skupina z Northwestern University se zaměřila na změny ve Scottově střevním mikrobiomu. Lidském gastrointerstinálním traktu žijí tisíce druhů mikrobů, které člověku pomáhají nejen s trávením, ale také např. s imunitou atd. Vědci zjistili zajímavé rozdíly v bakteriálním osídlení obou bratrů, i když si zatím nejsou jisti, co vlastně za těmito rozdíly stojí. Na základě analýzy vzorků dvojice astronautů Kellyových vědci zjistili, že u Scotta Kellyho došlo k výrazným změnám v rovnováze mezi dvěma velkými skupinami bakterií, a sice Firmicutes a Bacteroidetes.  Kdešto u Marka Kellyho, který zůstal na Zemi a který měl stejný režim, jako jeho bratr Scott ve vesmíru, byl poměr mezi výše jmenovanými bakteriálními kulturami jen nepatrný. A ještě zajímavější pak bylo, že u Scotta Kellyho došlo po návratu na Zemi návratu těchto změn k normálu, tedy poměry ve střevech se vrátily do stavu, jaké byly před startem roční mise.

 

K dispozici jsou také výsledky studie Matiase Basnera, který zkoumal některé parametry kognitivní výkonnosti astronautů. Scottovy výsledky ukazují na mírný pokles v kognitivní výkonnosti a přesnosti. Pozorování ale ukázala, že rozdíl mezi šesti a dvanáctiměsíčním pobytem je však minimální. Během posledních šesti měsíců došlo u Scotta Kellyho na oběžné dráze ke ztrátám kostní hmoty, na rozdíl od Marka Kellyho na Zemi. dobrá zpráva byla, že u obou dvojčat došlo po očkování proti chřipce k nárůstu počtu receptorů T buněk, což byla očekávaná reakce na toto očkování.  

Chemické modifikace ve Scottově DNA, ke kterým došlo v průběhu jeho pobytu na ISS naznačují, že geny jsou na změny prostředí velmi citlivé. Nicméně roční pobyt dvojčat ve vesmíru je stále předmětem výzkumu, jehož výsledky budou zveřejněny v e společné publikaci.

 

zdroje:
https://www.nowscience.co.uk/single-post/2017/05/13/NASAs-Twin-Astronaut-Experiment-Releases-Results
https://www.nasa.gov/feature/symphonizing-the-science-nasa-twins-study-team-begins-integrating-results
Foto/Obr: NASA

Výzkum na ISS ve znamení emulace, neboli lidské „orgány na čipech“…

Od okamžiku, kdy se na palubě Mezinárodní kosmické stanice usídlila první stálá posádka (2. listopadu 2000), až k dnešním dnům, byly na palubě této orbitální laboratoře realizovány stovky experimentů z nejrůznějších oblastí vědy. Podstatnou část tohoto výzkumu tvoří také experimenty z oblasti medicíny. Člověk by řekl, že za ta léta už musí být vše vyzkoumáno. Ale opak je pravdou. Objevují se stále nové a nové otázky a medicíně na ISS se otevírají další výzvy. A tak, na co se tedy můžeme za nedlouho na palubě ISS Těšit? V příštích několika letech, bude výzkum v oblasti kosmické fyziologie člověka z velké části ve znamení tzv. emulace fyziologických pochodů pomocí tkáňových čipů. Více na webu Kosmonautix CZ.

Regenerativní medicína na palubě ISS

Foto: NASA

Pokroky ve výzkumu kmenových buněk, rozvoj tkáňových čipů a 3D biotisku, pomáhají také ve vývoji nových léků a rozšiřují možnosti v oblasti bioinženýrství lidských orgánů, určených pro transplantaci. Velmi zajímavou součástí této oblasti výzkumu, kterou souhrnně nazýváme regenerativní medicína, je i výzkum, realizovaný na palubě Mezinárodní kosmické stanice, v rámci projektu ISS National Lab.

Ve vesmíru v buňkách dochází k celé řadě změn, například v oblasti buněčné signalizace (tedy způsobu komunikace mezi buňkami) a také buněčné agregace, tedy vzájemnému fyzickému kontaktu mezi buňkami. Tyto změny významným způsobem ovlivňují 3D strukturu buněk a také jejich vzájemnou organizaci ve tkáních. Mění se také zákonitosti pohybu extra i intracelulárních tekutin a také "exprese genů v buňkách". Od sledování těchto změn si vědci slibují zajímavé  poznatky, které nelze získat na Zemi. Navíc, vliv mikrogravitace na geny, buňky a organismy někdy vede ke změnám které mohou vyústit v celou řadu onemocnění, , která vídáme na Zemi. Tak se tedy ISS ukazuje jako skvělá laboratoř pro výzkum vzniku a rozvoje onemocnění, jako jsou např. nemoci srdce, imunity, kostí a svalů a pro vývoj nových druhů jejich léčby. V rámci projektu, který se začal prakticky realizovat v červenci 2016, vědci ze Standfordské univerzity připravili experiment, v rámci kterého, poprvé v historii na palubě Mezinárodní kosmické stanice, astronautka Kate Rubins, aplikovala kmenové buňky do vzorku tkáně, složené ze stahujících se  srdečních buněk.

 

Obr: NASA

Experiment, zkoumající kmenové buňky ve vesmíru je zaměřen na zejména vývoj nových léčebných metod infarktu myokardu a některých dalších onemocnění srdce. Další výzkumný projekt, na kterém vědci pracují, je za pomoci mikrogravitace vyvinout 3D modely plicní tkáně. Projekt ISS National Lab tak nabízí nové možnosti v oblasti výzkumu regenerativní medicíny.V loňském roce Center for the Advancement of Science in Space (CASIS) vyhlásilo "Grand Challenge" na téma  "3D Mikrofyziologické systémy, orgány na čipech" V soutěži zvítězili dva týmy. Jeden z firmy  Micro-gRx a druhý z University of Pittsburgh. Vítězné týmy nyní pracují na přípravě letových experimentů, v rámci kterých vyvíjejí 3D modely, které budou sloužit ke sledování mikrofyziologických procesů, které probíhají ve tkáních.

Foto: AxoSim Technologies

Výše jmenované centrum CASIS také zahájilo spolupráci s výzkumnou firmou AxoSim Technologies, a to za účelem vývoje technologie Nerve-On-A-Chip, technologii, díky které bude možné například lépe studovat mechanismy neurotoxického účinku látek, nastavování léčebných dávek léčiva a mnoho dalších parametrů. Pokroky v buněčné terapii a 3D modelování tkání jsou prvními kroky směrem k porozumění tvorby tkání, nebo dokonce celých orgánů. Překážkou k vytváření tkání je zatím nevyřešený problém, týkající se naší schopnosti uměle vypěstovat také cévní řečiště, které tkáně zásobují živinami a kyslíkem. Proto NASA vyhlásila tzv. NASA Vascular Tissue Challenge  , vítěz které získá 500 000 USD na svůj výzkum. Současně s tím byla vyhlášena cena pro vývoj vědeckého hardware.
A tak kosmický výzkum přispívá v pokroku medicíny, ze kterého budou mít prospěch i pacienti na Zemi.

Zdroj:
http://www.iss-casis.org/NewsEvents/OnStation/tabid/113/ArticleID/250/ArtMID/570/Upward-Volume-2-Issue-1-%e2%80%93-the-quarterly-magazine-of-the-ISS-National-Lab.aspx

Český Rozhlas Plus: Zaostřeno na vesmír

Matyáš Šanda (autor projektu Hydronaut), moje maličkost a Jaroslav Sýkora, přední český odborník v oblasti dynamiky chování skupiny lidí a lidského faktoru v kosmonautice, jako hosté pořadu Českého Rozhlasu Plus "Zaostřeno".

První člověk ve vesmíru Jurij Gagarin strávil v kosmu 108 minut. Jednosměrný let k Marsu by měl trvat devět měsíců a zpáteční mise Elona Muska k rudé planetě dokonce tři roky. Dá se na tak dlouhou cestu připravit? A může současný člověk v kosmu vůbec dlouhodobě žít?

OMICS: cesta ke kosmické medicíně budoucnosti



Dobrý zdravotní stav, je při výběru astronautů prioritou. Jejich těla během práce např. na oběžné dráze čelí celé řadě unikátních stresorů. Nyní, když se začínají naplno rozebíhat přípravy pro cestu na Mars, bude nutné se zaměřit na výzkum vlivu stresorů z pobytu ve vesmíru na lidské tělo, doslova až na molekulárně-biologické úrovni.

Právě k tomu účelu slouží série experimentů, nesoucí souhrnné označení "omics" (en) ,na kterých spolupracují vědci doslova z  celého světa. Role pokusných subjektů se ujali Scott a Mark Kellyovi, astronauti NASA a kromně toho také jednovaječná dvojčata. NASA zkoumá molekulární informace, získané od obou astronautů a vzájemně je srovnává.

OMICS

Právě srovnání dvou, téměř identických genomů dvojčat-astronautů, jednoho na Zemi a druhého ve vesmíru, kteří mají stejný režim, zahrnující přesně navrženou dietu, striktní režim cvičení a denní pracovní režim je hlavní náplní projektu.

Rozdíl mezi oběma astronauty je v tom, že jeden z nich pobývá ve vesmíru a čelí specifickým stresorům kosmického prostředí a druhý je na Zemi, v podmínkách běžného života. Vědci se tedy zaměřují na srovnání fyziologických změn, ke kterým u obou astronautů dochází a to až na molekulární úrovni.

V rámci projektu OMICS je zahrnuto studium mnoha typů biomolekul, zahrnující DNA, RNA, proteinů, metabolitů, či mikrobiální DNA. Předmětem zájmu vědců jsou fluktuace v typech a koncentracích těchto biomolekul, vliv fyziologických změn a psychologické zátěže, či sklony k rozvoji různých onemocnění.

Omics v podstatě v sobě integruje celou řadu biologických disciplín které se zabývají studiem rozmanitého množství biomolekul. Čistě edukativně se tato multidisciplinární oblast dělí na genomiku, transkriptomiku, proteomiku, epigenomiku, metabolomiku a mikrobiomiku.

Lze si to vlastně představit, jako velikou molekulární skládačku puzzle a vaším úkolem je všechny ty jednotlivé dílky poskládat k sobě. Teprve poté uvidíte celý, komplexní obraz lidského těla, až po tu nejzákladnější molekulární úroveň. Vypadá to, že se nyní nacházíme na prahu období velkých objevů, které ve svém důsledku povedou k raketovému rozvoji například v oblasti tzv. "personalizované medicíny (en)".

Poté, co se vědcům podařilo popsat kompletní lidský genom, pustili se do dalšího kroku. Bylo jím vytvoření digitální databáze která umožnila srovnávání genomů. To poté vedlo k rozvoji nové generace technologií, umožňujících "DNA sekvenování", jako jsou RNA a protejnové mikročipy a hmotnostní spektrometry a díky těmto nejnovějším technologiím, získáváme velké množství dat. Tak například, kdybychom mohli rozmotat veškerou DNA, která se v buňkách našeho těla nachází od začátku až do konce a navázat je za sebe, dosáhla by jejich celková délka na Pluto a zpět.

Moderní technologie umožňují, že vědci dnes mohou vidět mnohem více, než kdykoliv předtím. Mohou vidět nejen buňku, ale také všechno uvnitř ní, včetně drah a molekulárních interakcí. Dá se to 

přilovnat k přechodu NASA z Hubbleova vesmírného dalekohledu k teleskopu nové generace Jamese Webba, který má tak bezprecedentní rozlišovací schopnost a citlivost, že s ním lze pozorovat první hvězdy ve vesmíru, stejně tak jako formace nových galaxií. Zrovna tak v biologických vědách dnes vědci mohou sledovat "genovou expresi", průběh "transkripce", proteiny, metabolity a mikroby a jak to všechno vzájemně interraguje na molekulární úrovni.

Lidé jsou velice složité a komplexní bytosti, kdy mezi jedním a druhým člověkem jsou milióny rozdílů. Novým trendem v dnešní medicíně je léčit každého člověka individuálně a přesně dle jeho potřeb, ale ne vždy k tomu je dostatek potřebných informací. Studie v oblasti OMICS se například zaměřují na výzkum v oblasti léčby rakoviny. Možná, jednoho dne, budou OMICS profily vyhodnocovány nejen astronautům, ale také velkému množství pacientů

NASA Human Research Program Twins Study, je prvním krokem ve vývoji metodologie, integraci dat a postupů z různých oblastí výzkumu. Tato snaha má vést k vývoji personalizovaných protiopatření, tedy takových, která jsou navržena pro jednoho každého astronauta a která se týkají zvýšení jeho bezpečnosti a výkonnosti během vesmírné mise. S podporou technologií 21. století vědci a astronauti pracují na vývoji nových pomůcek pro identifikaci biomarkerů, které snad jednou pomohou ke zdravějšímu a delšímu životu nám, obyčejným lidem na Zemi

Nový výzkumný program NASA v budoucnosti umožní realizaci průkopnických vesmírných misí a to tak, že redukují možná rizika pro lidské zdraví, pomůže vyvinout nové metody pro péči o zdravotní stav posádek a zlepšit obyvatelnost kosmických lodí a základen na oběžné dráze, Měsíci, i na Marsu.

Zdroj:

https://www.nasa.gov/content/exploring-space-through-you-omics

Neuralink startuje...

https://neuralink.com/

Nový projekt Elona Muska, který nese název Neuralink, je na svém počátku. Nová Start-Upová firma, která se registrovaná jako výzkumná lékařská společnost, se bude zaměřovat na vývoj bezdrátového propojení lidského mozku s počítači. Využití aplikací, které by technologie, kterou chce Musk nabízet by bylo obrovské - kam jen vaše fantazie dohlédne. Ano, nejde sice o nic nového, protože na podobných technologiích pracuje například americká agentura obranného výzkumu DARPA, ale jak je to se vším, co Musk dělá, dodá to nový impulz, který výrazně urychlí pokrok v odvětví.  

Raketoplán Discovery - STS 131: Důležitost vlivu gravitace na růst a regeneraci tkání

Na Zemi, na organismy neustále působí gravitační síla, a to po celý život. Důležitost vlivu gravitace na lidský organismus je obvzláště patrná v průběhu kosmického letu, kdy u astronautů pozorujeme např. úbytek kostní hmoty a také svalovou atrofii. Jak vlastně tkáně rostou a regenerují se a jak důležitá je v těchto procesech gravitace, nebo naopak její chybění? To jsou otázky, studiem kterých se nyní NASA zabývá, když zkoumá tkáně lidí, zvířat a rostlin. Vědci zkoumají zákonitosti, za kterých dochází jednak k rozpadu tkání, ale také k jejich regeneraci. Hledají vhodné intervence, které například vedou k hojení ran, či k reparaci poškozených tkání, což je důležité nejen pro zajištění dlouhodobých kosmických misí, ale také pro rozvoj metod regenerativní medicíny.

V rámci studie, financované prostřednictvím  NASA Space Biology grantu vědci do vesmíru poslali kultury myších embrionálních kmenových buněk a to v rámci 15 denní mise raketoplánu Discovery, na kterých pak sledovali průběh jejich diferenciace, a to jednak ve vesmíru, ale posléze i po návratu na Zemi. Embryonální buňky se mohou diferencovat do všech specializovaných buněk které organismus při svém vývoji potřebuje a jsou také odpovědné za normální regeneraci orgánů, krve, kůže a dalších tkání. Co vědci během série experimentů zjistili je fakt, že nedostatek mechanického (gravitačního) dráždění vede k inhibici jejich schopnosti diferenciace a ty pak zůstávají ve formě kmenových buněk - zjednodušeně řečeno, nedokáží se vyvíjet v buňky specializované. Tyto výsledky mohou vést k pochopení důvodů, které vedou k obecně horší regeneraci tkání ve vesmíru a mohou nám pomoci například vysvětlit proč dochází k mnohem pomalejšímu obnovování kostní a svalové hmoty u astronautů, pobývajících v podmínkách mikrogravitace. Neméně důložite jsou tyto výsledky také pro odborníky, hledající nové metody léčby ran u nás, běžných pacientů na Zemi. 

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4652210/

https://www.youtube.com/watch?v=f9TLiR0LbGY

3D4MD - Medicína z 3D tiskárny

Vše,co budou astronauti během cesty na Mars potřebovat, si budou muset vzít s sebou. Jenže kapacity nejsou neomezené, ba právě naopak. Mise na Mars potrvá tři roky a během té doby se může leccos pokazit, bude potřeba  vyměnit nějakou poškozenou součástku a nebo se někdo třeba poraní. Pro všechny tyto případy se může hodit mít na palubě jednu, nebo více typů 3D tiskáren. Všechno potřebné si prostě vytisknete, podobně, jako tomu je v sci-fi seriálu Star-Trek, kde k těmto účelům slouží zařízení, zvané replikátor.

Sci-fi se do jisté míry stalo realitou 11. ledna 2017, kdy si astronauti na palubě Mezinárodní kosmické stanice, pomocí 3D tiskárny, vytisknuli speciální dlahy pro fixaci poraněných prstů. Poranění rukou totiž patří (po poranění obličeje) k nejčastějším drobným úrazům, ke kterým na palubě ISS, ale i v průběhu předchozích pilotovaných kosmických misí, dochází, či docházelo. Experiment, spadající do programu technologických demonstrací na palubě ISS má za úkol otestovat a demonstrovat možnosti 3D tisku lékařského vybavení, jako je dlaha na míru. Pomocí laserového skenu ruky astronauta, který byl získán během výroby rukavic na skafandry, si astronauti na ISS, pomocí 3D tisku, vytiskli malé dlahy na prsty na rukou. Jedná se o jednodílné anatomicky tvarované dlahy, při jejichž nasazení není k fixaci potřeba suchý zip.                                               

Vyrobit správně dlahu není tak snadné, jak by se mohlo zdát. Vyžaduje to zručnost a u komplikovaných zlomenin to chce i zkušenost zdravotníků. Tým odborníků, soustředěný kolem projektu 3D4MD, vedený kanadskou lékařkou Julieynn Wong, se specializuje na rozvoj možností využití 3D tisku zejména jednorázových zdravotnických pomůcek, nebo například lékařských nástrojů. 

Jak tvrdí autoři projektu, tato technologie bude šetřit čas a peníze a rozšíří možnosti zdravotní péče ve venkovských a odloučených komunitách, což je asi 45% světové populace, které k ní mají obecně špatný přístup. 

Velmi zajímavé na tomto projektu je právě snoubení kosmonautiky a medicíny. Kanada patří ke špičkám v obou odvětvích. A co se letecko-kosmické medicíny týče, je Kanada světovým leaderem. 

A ještě jedna věc je na celém projektu tak říkajíc "sexy". Celý projekt se ve svém financování zcela obešel bez vládních grantů. Ze 100% je totiž financován z příspěvků fanoušků, prezentací, workshopů a konzultačních služeb, týkajících se 3D tisku.

Zdroje a foto:
NASA

http://www.3d4md.com/
http://www.ctvnews.ca/sci-tech/astronauts-to-3d-print-medical-supplies-in-space-thanks-to-toronto-doctor-1.3233091#_gus&_gucid=&_gup=Facebook&_gsc=8C0OnPN

ROK VE VESMÍRU - STUDIE DVOJČAT (první výsledky)

Foto: TIME/NASA

Christopher Mason, genetik z Weill Cornell Medical College z New Yorku a jeho tým, 6. ledna 2017, na setkání specialistů z NASA Human Research Program v Texaském Galvestonu, představili první, zatím předběžné výsledky studie, zvané NASA-TWINS STUDY , která detailně zkoumala genetické rozdíly mezi astronautem Scottem Kelly, který strávil celý rok na oběžné dráze Země na palubě ISS a jeho identickým dvojčetem Markem. Výzkum, který začal již před samotnou kosmickou misí, pokračoval dalších 340 dní ve vesmíru a trvá od přistání vlastně do dnešních dnů, byl zaměřen na problematiku exprese genů , DNA methylace  a ostatních známek bilogických změn, které lze připsat na vrub pobytu ve vesmíru. Šlo například o porovnávání délky chromozomů mezi dvojčaty (jeden na Zemi a druhý ve vesmíru), porovnávání jejich mikrobiomů (např. ve střevech) atd.

"Data jsou čerstvá a některé údaje stále vycházejí z našich sekventorů", říká dr.Mason. Nyní je důležité zjistit, pro kolik pozorovaných změn je specifickýchm vyvolávajícím činitelem kosmický let a které je možné prostě přičíst přirozeným variacím. V neposlední řadě je také třeba mít na paměti, že dvojčata Kellyovi jsou jen vzorek pouhých dvou lidí, takže se výsledky nedají vztahovat na všechny ostatní. Jedná se však zatím o nejdetajlnější popis vlivu prostředí na organismus, až na molekulární úrovni. "Na téhle studii je velmi důležité, že můžeme ukázat, že to lze udělat", říká člen výzkumného týmu, genetik z Johns Hopkins University v Baltimore.  

Scott Kelly strávil ve vesmíru 340 dní v období mezi lety 2015-2016, celkem během své  kariéry strávil ve vesmíru 520 dní. Mark Kelly, také astronaut, strávil ve vesmíru celkem 54 dní a to v průběhu 4 misí raketoplánu mezi lety 2001 až 2011. 

Protože oba bratři mají stejný genom a podobné životní prožitky, NASA od obou můžů shromáždila krevní a ostatní biologické vzorky a nyní je bude porovnávat a bude se snažit hledat změny, které by mohly souviset s dlouhodobým pobytem ve vesmíru. 

DNA methylace - je jeden ze sledovaných markerů genové exprese. U Scotta Kellyho byl během kosmického letu zaznamenán její pokles. Zatímco o Scottova bratra Marka došlo v tom samém časovém úseku k vzestupu tohoto markeru. Po návratu Scotta Kellyho z vesmíru se parametry obou dvojčat vrátily do hodnot, které jim byly naměřeny před zahájením kosmické mise. Co to znamená, není zatím vědcům úplně jasné.

Vědci u Scotta Kellyho zaznamenali celou řadu dalších specifických změn v genové exprese, či oblasti délky tzv. telomer a aktivity telomerázy.Ty jsou u běžných lidí, žijících na Zemi spojeny zejména se změnami v oblasti diety, či při změnách spánkových cyklů atp. a co se telomer a telomerázy týče, jde o problematiku proliferace buněk, jejich nádorových změn a obecně o proces stárnutí organismu. Vypadá to, že u Scotta jsou změny laboratorních markerů větší, než je běžné. Experti to dávají do souvislosti se stresem, který Scott během kosmické mise zakoušel. Musel změnit jídelníček, spánkové návyky, vznášel se v mikrogravitaci... 

Využití výsledků výzkumu

Autor: Christoph Bock, Max Planck Institute for Informatics

Zejména půjde o rozvoj tzv. personalizované medicíny (en). Tato oblast medicínského výzkumu bude v plánech NASA hrát velmi důležitou úlohu. Půjde o rozvoj vysoce sofistikovaných metod jak vybírat vhodné kandidáty pro dlouhotrvající kosmické mise, například na Mars a jak je udržet na živu a zdravé. K tomu to účelu bude využíváno široké spektrum metod zejména z oblasti genetiky. Nutno dodat, že výsledky výzkumu mají velkou hodnotu i pro běžné pacienty a lidi žijící na Zemi obecně. Odhaluje nám totiž dosud nepoznané souvislosti mezi lidským zdravím a životním prostředím a také stylem života.

Tolik tedy první informace ze zprávy US National Academies of Science, Engineering and Medicine, která byla publikována také v prestižním magazínu Nature .

http://www.nature.com/news/astronaut-twin-study-hints-at-stress-of-space-travel-1.21380

Nature doi:10.1038/nature.2017.21380