双子宇宙飛行士のテストの後、NASAは宇宙での健康リスクに関する新たな研究の波を準備している
アラン・ボイル著
ワシントン DC — NASA の宇宙飛行士スコット・ケリーが軌道上でほぼ 1 年を過ごして帰還してからほぼ 3 年が経ったが、研究者たちは依然として、ケリーの健康状態と地球にいる双子の兄弟の健康状態を比較する前例のない研究で収集されたデータを精査している。
この比較は、国際宇宙ステーション（ISS）での長期宇宙飛行に関して何ら懸念材料にはなっていないと彼らは述べている。「全体として、これは心強いものです」と、NASA宇宙生命・物理科学研究応用部門のクレイグ・クンドロット部長は、本日開催されたアメリカ科学振興協会（AAS）の年次総会で述べた。
しかし、これらの研究は、月や火星への長期ミッション中に無重力状態や宇宙放射線にさらされることによる潜在的な影響について疑問を提起している。
「ほとんどは青信号で、いくつかは黄信号のようなもので、要注意だ」と、双子研究の主任研究者を務める、コーネル大学ワイル校医学部の研究者クリストファー・メイソン氏は言う。
これらのイエローフラグには、免疫系の過剰な反応、ケリー氏の遺伝子におけるDNA修復速度の上昇、そして血液中のミトコンドリア濃度の上昇などが含まれます。メイソン氏と他の研究者たちはこれらの健康影響を1年以上前に報告しましたが、その背後にある原因は未だ完全には解明されていません。
「これは宇宙飛行に対する良い適応反応であり、恒久的な影響はないかもしれません。なぜなら、体は何らかの調整を行うはずだからです」とクンドロット氏は述べた。「あるいは、懸念されるような方向に物事を導いている可能性もあります。まだ分からないだけです。」
メイソン氏は、ケリー氏が宇宙ステーションでインフルエンザの予防接種を受けた後、免疫システムが過剰に活性化したと指摘した。これは免疫システムの反応を調べる実験の一環であった。「あらゆる兆候から、免疫システムは正常に機能しているように見えます」とメイソン氏は述べた。「これは必ずしも免疫システムの不調を示唆しているわけではありません。むしろ『過剰活性化』と言えるでしょう」
宇宙飛行士が長期宇宙飛行のストレスに対処するために遺伝子治療を受けるべきかどうか、一部の研究者は疑問を抱いている。「答えはおそらく『必ずしもそうではない』でしょう。なぜなら、これは体が微小重力に適応する方法なのかもしれないからです」とメイソン氏は述べた。「ただ、注意深く観察する必要があるだけです」
ケリー氏が2016年3月に地球に帰還すると、遺伝子の活性化パターン（遺伝子発現として知られる現象）の変化の大部分は、1年間の宇宙飛行前のパターンにすぐに戻りました。しかし、遺伝子発現に観察された変化の7%は、宇宙飛行終了から6ヶ月後の研究期間終了まで持続しました。（一部では、この変化がケリー氏のDNAの7%が変化したという誤った印象を与えました。）
NASAの双子研究は、スコット・ケリーのバイタルサインと遺伝子発現パターンを、同じく宇宙飛行士となったが、スコットが宇宙ステーションでの1年間の任務を開始する頃にはNASAを退職していた一卵性双生児の兄弟、マーク・ケリーのそれと比較するために設計された。
宇宙飛行が健康に危険を及ぼす可能性があることは以前から知られています。たとえば、無重力状態により骨量や筋肉量が減少したり、視力が損なわれたりする可能性があります。
それだけではない、とクンドロット氏は言う。
「放射線の影響もあります」と彼は言った。「大気環境も変化しています。船内の二酸化炭素濃度も高くなっています。おそらく、この出来事に伴うストレスも大きいでしょう。認知の観点から言えば、家ほどの大きさという非常に限られた環境にいることになります。…様々な要因が影響しているのです」
宇宙飛行士が火星への長期ミッションに挑む際、放射線は最大の懸念事項となる可能性があります。過去の研究では、長期の火星ミッション中に曝露される放射線レベルがNASAの生涯被曝量の現行ガイドラインを超え、結果として宇宙飛行士のがんリスクを高める可能性があることが示唆されています。
双子研究でも、研究者たちは「電離放射線でDNAが損傷したときに観察される通常のDNA経路」に沿って遺伝子活性化が高まっていることを確認したとメイソン氏は述べた。
ツインズ研究の詳細な結果は、査読付き論文シリーズとしてまもなく発表される予定です。その間、NASAは生物が深宇宙環境にどのように適応するかに焦点を当てた新たな一連の研究を計画しています。
NASAのオリオン宇宙船には4つの生物学的実験が積まれ、現在2020年に予定されている3週間の試験飛行中に月の軌道をはるかに超えて送り出される。探査ミッション1（EM-1）として知られるこの無人試験飛行は、スペース・ローンチ・システムとして知られるNASAの大型ロケットの初打ち上げとなる。
NASAは本日、EM-1実験には以下が含まれると発表しました。
- 地球外生命：栄養価を高めた種子に対する宇宙飛行の影響： ミシガン州立大学のフェデリカ・ブランディッツィ氏が主導するこの研究では、宇宙飛行が植物の種子の栄養素にどのような影響を与えるかを明らかにし、宇宙飛行で生育する植物の栄養価を高めるのに役立つ新しい知識を得ることを目指します。
- 火星への燃料：医学研究所のティモシー・ハモンド氏は、クラミドモナス・ラインハルティと呼ばれる光合成藻類の一種が深宇宙で生き延びるのに寄与する遺伝子を特定するための一連の研究を計画している。
- 深宇宙における真菌の適応と生存におけるメラニンと DNA 修復の役割の調査:海軍研究所の Zheng Wang 氏と同僚は、真菌 Aspergillus nidulans を使用して、メラニンの放射線防護効果と DNA 損傷反応を調査します。
- 地球のヴァン・アレン帯の外側と地下における多世代ゲノムワイド酵母適応度プロファイリング： この研究では、酵母をモデル生物として用い、EM-1ミッションにおける深宇宙飛行、および国際宇宙ステーションによる地球低軌道飛行の環境に生物が適応するのに役立つ遺伝子を特定します。主任研究者は、コロラド大学ボルダー校のルイス・ゼア氏です。
