Confermati i risultati preliminari dello studio della NASA sui gemelli

A quasi due anni dal termine della One-Year Mission, prima missione di lunga durata sulla Stazione Spaziale Internazionale, vengono confermati i risultati preliminari dello studio della NASA sugli astronauti gemelli Mark e Scott Kelly per quanto riguarda gli effetti sul corpo umano dovuti alla permanenza di quasi un anno nello spazio.

Scott Kelly e Mikhail Korniyenko, partecipanti alla One-Year Mission. (C) NASA

L’astronauta della Americano Scott Kelly e il cosmonauta Russo Mikhail Kornienko hanno partecipato alla prima missione di lunga durata sulla ISS, cominciata con il lancio della Sojuz TMA-16M dal cosmodromo di Bajkonur in Kazakistan il 27 marzo 2015 e conclusasi il 2 marzo 2016 con l’atterraggio della Sojuz TMA-18M sul territorio del Kazakistan.

La missione di Kelly e Kornienko ha avuto una durata di poco più di 11 mesi, quasi doppia della permanenza usuale sulla ISS di circa 6 mesi prevista per gli equipaggi che si succedono nelle varie Expedition, rimanendo a bordo della Stazione Spaziale Internazionale come equipaggio delle Expedition 43, 44, 45 e 46.

La lunga durata della missione di Kelly e Kornienko, denominata One-Year Mission, ha dato ai ricercatori la possibilità di studiare le modificazioni del corpo umano dovute alla lunga permanenza in ambiente isolato in condizioni di microgravità.

Mark e Scott Kelly, partecipanti al Twins Study. (C) NASA

Ma una straordinaria opportunità per lo Human Research Program della NASA è stata data dalla collaborazione di Mark Kelly, già astronauta della NASA dal 1996 al 2011 e gemello identico di Scott Kelly, come campione di controllo sulla Terra delle misurazioni e delle analisi effettuate durante la permanenza di Scott sulla ISS per la One-Year Mission.

Lo Human Research Program della NASA ha pertanto avviato lo Studio sui Gemelli (Twins Study) in collaborazione con diversi centri di ricerca degli Stati Uniti, effettuando uno studio comparato in 4 differenti aree della fisiologia umana per evidenziare con maggiore precisione gli effetti e le modificazioni che avvengono nel corpo  umano nello spazio, utilizzando come confronto con un campione avente lo stesso patrimonio genetico sulla Terra.

I campi di ricerca dello Studio sui Gemelli.

1. Fisiologia Umana.
   Indagini su come la permanenza prolungata nell’ambiente spaziale può indurre cambiamenti in diversi organi come il cuore, i muscoli o il cervello.
2. Comportamento.
   Questa indagine aiuta a caratterizzare gli effetti che il volo spaziale può avere sulla percezione e sul ragionamento, sul processo decisionale e sulla capacità di rimanere vigili.
3. Microbiologia/Microbioma.
   Questa indagine esplora le differenze alimentari e i fattori di stress dei gemelli per scoprire come questi aspetti possano modificare la flora batterica dell’apparato digerente.
4. Molecolare/Omiche.
   Le indagini in questo settore analizzano il modo in cui i geni nelle cellule vengono accesi e spenti a causa del volo spaziale, e come fattori di stress come le radiazioni, l’ambiente confinato e la condizione di microgravità inducono cambiamenti nelle proteine e nei metaboliti raccolti in campioni biologici come sangue, saliva, urina e feci.

In questo programma di studio, 10 diverse indagini sono state avviate con il coordinamento dello Human Research Program della NASA all’interno dei 4 argomenti di ricerca, attraverso la collaborazione di 12 Università degli Stati Uniti insieme con diversi laboratori di ricerca biomedica della NASA e di alcuni istituti federali Americani di ricerca nel campo della biomedica spaziale.

I vari gruppi di ricerca hanno condiviso i risultati di esperimenti ed analisi effettuate da entrambi i soggetti prima, durante e dopo la One-Year Mission di Scott Kelly, e anche se le analisi dei risultati non sono state completate (una formalizzazione dei risultati delle indagini è attesa entro il 2018) durante lo Investigators’ Workshop (IWS – incontro fra i team di ricerca) dello Human Research Program della NASA, tenutosi a Galveston in Texas a fine gennaio 2017 sono stati presentati alcuni risultati preliminari che sono stati confermati nello IWS di fine gennaio 2018.

Attraverso l’analisi di un gran numero di metaboliti, citochine e proteine, i ricercatori hanno appreso che il volo spaziale è associato a stress da privazione di ossigeno, aumento degli stati di infiammazione e di notevoli cambiamenti dei nutrienti che influenzano l’espressione genica.

Dopo essere tornato sulla Terra, Scott ha iniziato il processo di riadattamento alla gravità della Terra e come conseguenza la maggior parte dei cambiamenti biologici che ha sperimentato nello spazio è tornata rapidamente allo stato precedente alla missione di lunga durata.

Fra i parametri che si erano modificati, però, alcuni sono ritornati ai valori di base entro poche ore o giorni dall’atterraggio, mentre altri sono rimasti invariati anche dopo 6 mesi dal ritorno sulla Terra.

I telomeri di Scott (le parti di estremità dei cromosomi che proteggono il cromosoma stesso e che si accorciano con l’invecchiamento) sono diventati significativamente più lunghi mentre si trovava nello spazio e, sorprendentemente, i ricercatori hanno verificato che la maggior parte di questi telomeri si è accorciata entro due giorni dal suo ritorno sulla Terra.

Un’altra scoperta interessante riguarda ciò che alcuni chiamano il “gene spaziale” a cui si era fatto riferimento nello IWS del 2017, una specie di modificazione del patrimonio genetico di Scott che si pensa sia stata attivata dal la sua permanenza nello spazio.

I ricercatori ora sanno che il 93% dei geni di Scott è tornato alla normalità dopo l’atterraggio, tuttavia il restante 7% indica possibili cambiamenti a lungo termine nei geni relativi al suo sistema immunitario, alla riparazione del DNA, alle reti di formazione ossea, all’ipossia e all’ipercapnia.

L’aumento della durata della missione sulla ISS da sei mesi a quasi un anno non ha comportato diminuzioni significative delle prestazioni cognitive di Scott durante la permanenza nello spazio e relativamente al fratello gemello Mark sulla Terra, anche se una diminuzione più marcata della velocità e della precisione di Scott è stata segnalata nei giorni appena successivi al suo atterraggio, probabilmente a causa della ri-esposizione e dell’adeguamento alla gravità della Terra, come dalle attività previste dal programma impegnativo che ha coinvolto Scott nel periodo successivo dopo la sua missione.

La pubblicazione dei risultati definitivi dello Studio dei Gemelli da parte dello Human Research Program della NASA e dai gruppi di ricerca correlati, previste per il 2018, oltre ad aumentare le conoscenze sugli effetti sull’uomo delle  lunghe permanenze nello spazio è un tassello fondamentale per la realizzazione delle future missioni umane su Marte.

Fonte: NASA.