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基因治疗可能有助于宇航员前往火星抵抗致命的辐射

2018年04月08日 - 324 - 0

这张图片由美国航空航天局提供,2018年1月由火星好奇号探测器拍摄的照片组合而成


一组国际研究人员提出了一项新的计划,帮助宇航员在太空中度过高水平的辐射,甚至在太空旅行的3年时间里,即使没有致命的辐射,也能让宇航员到达火星。

“从你出现的第一天起,已知的太空飞行的危险就是辐射,”美国宇航员指挥官斯科特·凯利告诉《卫报》。

与国际科学家合作的人工智能公司Insilico Medicine Inc .的研究人员说,在基因治疗和药物创造方面的发现可能对未来的宇航员在深空任务上有帮助。

据估计,从火星返回的旅行将使宇航员暴露在600 mSv的辐射剂量中——这是Nasa为800-1200 mSv的太空旅行者设定的终生上限。

根据该计划的合著者,Biogerontology研究基金会的Franco Cortese,一名宇航员的经验是地球人的40-100倍。

凯利已经在太空中度过了520天的时间,包括在国际空间站上的几个任务。他的辐射剂量已经达到了239.6毫希沃特。

牙医的x光片会给你大约8毫西弗。

美国国家航空和宇宙航行局目前正在探索一项为期三年的火星任务,该任务平均距离地球1.4亿英里远,远比空间站的距离要远,后者的轨道高度约为200英里。

假设这些宇航员在国际空间站上接受过训练,那么他们的辐射暴露,包括地球上的辐射,在他们返回地球时,将会非常接近生命周期的上限。

美国国家航空航天局(Nasa)去年将辐射列为其研究重点之一,并于2015年表示:“尽管距离遥远,但一种能够抵消部分或所有辐射照射对健康的影响的药物,将使人们更容易计划一次安全的火星之旅。”

这一领域的科学家们正打算在人类衰老的研究中积累知识。计划的一部分是使一些人的细胞抗辐射。

科学家希望宇航员为自己的身体量身定制个性化的药物。为了做到这一点,他们必须使用人工智能来确定哪些细胞比其他细胞更具抵抗力,并通过基因疗法来强化它们。

去年,新南威尔士大学医学院(UNSW School of Medical Sciences)和哈佛医学院(Harvard Medical School Boston)的戴维·辛克莱(David Sinclair)教授进行了一项研究,该研究可能会导致药物开发,提高DNA修复能力,并逆转衰老。

他说:“我们正在与美国国家航空航天局的喷气推进实验室合作,寻找新的基因来保护DNA,并引入新的基因,比如Dsup”——一种能促进细胞DNA修复能力的蛋白质,以及其他物种对老鼠的保护基因。他们正在测试对保护和老化的影响。

辛克莱说,已知一些物种对辐射有抵抗力。他说:“最常被研究的是Tardigrades和radiodurans细菌。”在两种动物中都有DNA保护基因——被称为“水熊”的微小动物,以及保护人体细胞免受辐射的放射虫。辛克莱说他的团队正在和其他四个物种合作。他说:“它们可能会促进DNA修复,或者防止DNA损伤——我们目前还不确定。”

2016年,一组研究人员发现,添加了tardigrade基因的人类细胞能够抑制x射线损伤约40%。

辛克莱的团队已经开始进行人体试验,以观察DNA前体是否能减轻辐射暴露的DNA损伤,这与他们之前对老鼠的研究相似。

美国国家航空航天局(Nasa)的月球勘测轨道飞行器(Lunar Reconnaissance Orbiter)追踪了自2009年以来环绕月球的4年辐射剂量水平,并将他们的发现与之前的测量结果进行了对比。

结果显示,在过去的四年里,辐射增加了30%,这使得科学家们得出结论,未来的宇航员将面临更高水平的辐射。根据UNH的科学家,辐射的增加是由于太阳的磁场在太阳周期中减弱。

目前,保护宇航员免受辐射的最主要方法是改进宇宙飞船和宇航员的宇航服。

凯利说:“从来没有人提供过营养或药物疗法来保护我免受辐射。”

Cortese和co的计划将建立在研究人类老化的基础上,通过使用基因疗法,使一些细胞像某些细菌一样具有抗辐射能力。

科学家们希望宇航员为自己的身体量身定制个性化的药物。

Cortese认为制药商将参与其中。他说:“在医药领域,没有一大堆的交易是围绕着让宇航员保持健康的,以我的知识,但太空机构资助的研究和制药公司之间的协同工作已经发生过了。”

共同作者兼Insilico首席执行官Alex Zhavoronkov博士在最近的一次会议上与美国宇航局GeneLab项目的Sylvain Costes进行了讨论,讨论了该小组的项目以及可以采取的应对措施,以使宇航员更有弹性。

Costes不能对Nasa未来的基因疗法进行评论,但是他说,“我们之所以参与其中,是因为我们在放射生物学和太空生物学方面的专业知识。”

来自俄罗斯基础研究基金会的拨款资助了该项目。

研究人员说,这篇论文的长期效益是建立一个基础,在此基础上,未来的无线电抵抗工作可以建立。

更多的项目细节将于9月在瑞士巴塞尔的生命科学会议上公布。