La profesora Susan Bailey y el Dr. Kjell Lindgren, astronauta de la NASA, durante una visita al laboratorio de Bailey en 2016. Lindgren es un alumno de la Universidad Estatal de Colorado. Crédito: Fotografía CSU
El historico NASA Twins Study investigó a los astronautas gemelos idénticos Scott y Mark Kelly y proporcionó nueva información sobre los efectos en la salud de pasar tiempo en el espacio.
La profesora de la Universidad Estatal de Colorado, Susan Bailey, fue una de los más de 80 científicos de 12 universidades que realizaron investigaciones sobre el experimento del libro de texto; Mark permaneció en la Tierra mientras Scott orbitaba en las alturas durante casi un año. El esfuerzo masivo fue coordinado por el Programa de Investigación Humana de la NASA.
Bailey ha continuado su investigación de la NASA y ahora se une a más de 200 investigadores de docenas de grupos académicos, gubernamentales, aeroespaciales e industriales para publicar un paquete de 30 artículos científicos en cinco revistas de Cell Press el 25 de noviembre de 2020.
Jared Luxton, quien recientemente recibió su doctorado en biología celular y molecular en CSU, es el primer autor de dos de los estudios. Ahora es un científico de datos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos en Fort Collins.
La investigación, que incluye un artículo general que cubre lo que los investigadores han aprendido sobre las características fundamentales de los vuelos espaciales, representa el mayor conjunto de datos de biología espacial y efectos sobre la salud de los astronautas jamás producido.
Para Bailey, también es un hito que marca muchos años de trabajo con la NASA, que incluyó su papel principal en estudios básicos de radiación y el honor de ser seleccionada como investigadora para el Estudio de Gemelos y proyectos de investigación simultáneos que involucran a astronautas. Durante este tiempo, varios estudiantes de posgrado en su laboratorio obtuvieron títulos de doctorado bajo su tutela.
“Ahora tenemos una base sobre la que construir: cosas que sabemos que debemos buscar en los futuros astronautas, incluidos los cambios en la longitud de los telómeros y ADN respuestas al daño ”, dijo Bailey. “De cara al futuro, nuestro objetivo es tener una mejor idea de los mecanismos subyacentes, de lo que sucede durante los vuelos espaciales de larga duración en el cuerpo humano y cómo varía entre las personas. No todo el mundo responde de la misma forma. Esa fue una de las cosas buenas de tener una cohorte más grande de astronautas en estos estudios «.
Estudiar los extremos de los cromosomas, con implicaciones para el envejecimiento
Bailey es un experto en telómeros y daños en el ADN inducidos por la radiación, áreas de investigación de gran interés en todo el mundo cuando se publicó el Estudio de los gemelos. En ese estudio, ella y su equipo encontraron que los telómeros de Scott en sus glóbulos blancos se alargaron mientras estaba en el espacio y, posteriormente, volvieron a su longitud casi normal después de que él regresara a la Tierra.
Los telómeros son «tapas» protectoras en los extremos de los cromosomas que se acortan a medida que una persona envejece. Los grandes cambios en la longitud de los telómeros podrían significar que una persona corre el riesgo de un envejecimiento acelerado o las enfermedades que acompañan al envejecimiento, enfermedades cardiovasculares y cáncer, por ejemplo.
En la última investigación, Bailey, Luxton, la investigadora asociada principal Lynn Taylor y su equipo estudiaron a un grupo de 10 astronautas no relacionados, incluido el Dr. Kjell Lindgren, alumno de CSU, comparando los resultados con los hallazgos de los gemelos Kelly. Los investigadores no tuvieron acceso a la sangre en vuelo ni a otras muestras de todos los miembros de la tripulación, pero Bailey dijo que tenían muestras de sangre antes y después del vuelo espacial para todos.
Las investigaciones involucraron a astronautas que pasaron aproximadamente seis meses en la Estación Espacial Internacional en órbita terrestre baja, que está protegida de algunas radiaciones espaciales. A pesar de la protección, los científicos encontraron evidencia de daños en el ADN que podrían ser señales de advertencia de posibles efectos en la salud.
Nuevo descubrimiento del estrés oxidativo
Entre los nuevos hallazgos, el equipo de investigación encontró que el estrés oxidativo crónico durante los vuelos espaciales contribuyó al alargamiento de los telómeros que observaron. También encontraron que los astronautas en general tenían telómeros más cortos después del vuelo espacial que antes. El equipo también observó diferencias individuales en las respuestas.
Para obtener más información sobre estos hallazgos, el equipo de Bailey también estudió a escaladores gemelos que escalaron el Monte Everest, un entorno extremo en la Tierra. Los gemelos que no trepaban permanecieron a menor altitud, incluso en Boulder, Colorado. Sorprendentemente, el equipo encontró pruebas similares de estrés oxidativo y cambios en la longitud de los telómeros en los escaladores.
Christopher Mason, profesor asociado de Weill Cornell Medicine y coautor de Bailey, realizó análisis de expresión genética en los escaladores del monte Everest. Encontró evidencia de una vía de mantenimiento de la longitud de los telómeros independiente de la telomerasa, basada en la recombinación, que se sabe que produce telómeros más largos.
Bailey dijo que cuando ocurre el estrés oxidativo crónico, daña los telómeros.
«Las células sanguíneas normales están muriendo y tratando de sobrevivir», dijo. “Se están adaptando a su nuevo entorno. Algunas células activarán una vía alternativa para mantener funcionando sus telómeros. Es similar a lo que sucede con algunos tumores. Algunas de las células emergen de ese proceso. Eso es lo que creemos que también estamos viendo durante los vuelos espaciales «.
Luxton dijo que el mecanismo descrito anteriormente, conocido como alargamiento alternativo de los telómeros, o ALT, fue un hallazgo inesperado.
«Normalmente se ve eso en el cáncer o en los embriones en desarrollo», dijo.
Cuida tus telómeros
De manera similar a las conclusiones del Estudio de los Gemelos, Bailey dijo que los nuevos hallazgos tienen implicaciones para los futuros viajeros espaciales que establezcan una base en la Luna o viajen a marzo, o incluso como turista espacial. Las misiones de exploración de larga duración implicarán un mayor tiempo y distancia fuera de la protección de la Tierra.
Aunque los telómeros más largos en el espacio pueden parecer algo bueno, tal vez incluso una «fuente de juventud», la científica dijo que sospecha que la historia tiene un final algo diferente.
«La vida útil prolongada, o inmortalidad, de las células que han sufrido daños en el ADN inducidos por la radiación espacial, como las inversiones cromosómicas, es una receta para un mayor riesgo de cáncer», dijo.
Bailey dijo que ella y el equipo observaron una mayor frecuencia de inversiones en todos los miembros de la tripulación, durante y después del vuelo espacial.
“Los telómeros realmente reflejan nuestro estilo de vida, ya sea dentro o fuera del planeta”, dijo Bailey. “Nuestras elecciones marcan la diferencia en la rapidez con la que envejecemos. Es importante cuidar sus telómeros «.
Bailey es un autor principal de:
- «Características biológicas fundamentales de los vuelos espaciales: avance en el campo para permitir la exploración del espacio profundo» que se publicará en Célula.
- “Respuestas al daño de los telómeros temporales y del ADN en el entorno de radiación espacial”, que se publicará en Informes de celda.
- “Dinámica de longitud de telómeros y respuestas al daño del ADN asociadas con vuelos espaciales de larga duración, que también se publicará en Informes de celda.
Bailey y Luxton también son coautores de «Haplotype Diversity and Sequence Heterogeneity of Human Telomeres», que se publicará en Investigación del genoma.