作者:唐一尘 来源:中国科学报 发布时间:2018/5/21 10:00:52
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登山者将重复太空“双胞胎”实验

 

本报讯 美国宇航局(NASA)的太空“双胞胎”研究——将宇航员Scott Kelly的身体机能与他在地球的同卵双胞胎兄弟进行比较——有了后续者。后者也是在地球上最令人生畏的环境中进行的。

两位经验丰富的登山运动员正在进行为期1个月的珠穆朗玛峰探险,而他们的双胞胎兄弟则停留在海平面的高度上。其主要目标是:从他们的白细胞中测序DNA和RNA,并寻找基因表达的可能变化。

这个项目是有史以来最苛刻的高海拔研究之一,尤其是它要求登山者在海拔超过7000米的严寒条件下采集自己的血液、唾液和粪便样本——如果他们能做到的话。到目前为止,进展良好。这个攀登团队由20岁的美国达特茅斯学院二年级学生Matt Moniz和49岁的职业登山者Willie Benegas组成,他们已经采集了3份血液样本,其中一份是在海拔7300米的珠穆朗玛峰3号营地采集的。

该项目的灵感来自于NASA的双胞胎研究,该研究探索了Scott Kelly的器官、认知功能、免疫功能、微生物组、蛋白质、代谢物和基因的变化,而从2015年3月开始,他在国际空间站上待了1年。他的同卵双胞胎兄弟、退休宇航员Mark Kelly是一个理想的对照者,他们有相似的DNA,且都有太空经验。

初步结果表明,Scott Kelly出现了数千个基因表达的变化。今年早些时候,NASA报告说,其中7%的基因与免疫功能、DNA修复、骨骼形成,以及他的身体对氧气不足和血液中二氧化碳含量异常的反应有关,并且在返回地球6个月后仍然存在。

但是领衔该研究的纽约康奈尔医学院遗传学家Christopher Mason表示,这些变化不能直接归因于在空间站的生活,可能只是因为他曾处于一个非常有压力的环境中。因此,他招募了Moniz和Benegas进行地球方面的“对照”实验。尽管珠穆朗玛峰与国际空间站有很大的不同,但低氧水平、冰冻温度和强烈的隔离感会形成压力环境。

当Moniz和Benegas登山时,他们的双胞胎兄弟——Kaylee Moniz和Damian Benegas——将留在海平面,作为实验对照者。Mason说,Moniz兄弟的条件“并不理想”,而Benegas双胞胎是一样的。“但是你仍然可以对照他们一半的基因,这比没有任何关系的完全不同的人要好。”他说。

尽管并非NASA研究的正式部分,珠穆朗玛峰双胞胎研究也将使用相同的协议。登山者正在珠峰大本营(5364米)收集血液和微生物样本——粪便、唾液和眼睛分泌物。他们会在攀爬之前和之后,以及在3号营地,甚至更高的地方收集样本。他们将在从3号营地到珠峰8850米顶峰时,也就是攀登的最后阶段,使用补充氧气。

这意味着他们的最终血液样本不会直接与低海拔地区的血液样本相比较,但这确实增加了他们到达顶峰的机会。Moniz开玩笑说,这也意味着,他将能够把所有的脑细胞都保留在学校。

加州大学圣地亚哥分校遗传学家Tatum Simonson研究了对高海拔的基因适应能力,并表示这项研究将为人类对环境压力的反应提供“独特的见解”。但她警告说,由于被测试的是不同的条件——高海拔缺氧与微重力,NASA和珠穆朗玛峰研究仍然是不同的。

Simonson还表示,这两个研究可能比较的一个领域是对低氧反应的基因表达的改变。在空间站生活后,Kelly出现的变化,很可能出现在这两名登山者身上。Moniz和Benegas计划在5月中旬左右攀上山顶,因为天气预报显示风可能会减小。但他们似乎不会被困难打倒:Benegas登上了珠穆朗玛峰顶峰11次,而Moniz也在19岁前爬上过若干8000米的山峰。

研究生物医学工程的Moniz说:“我喜欢在这样的项目中工作。它能丰富我的思想。”(唐一尘)

《中国科学报》 (2018-05-21 第2版 国际)
 
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