In 1996 gebeurde er iets opmerkelijks bij NASA. Tweelingbroers Mark en Scott Kelly werden toegelaten tot NASA; Markeer als shuttlepiloot en Scott in technische operaties op de grond, althans aanvankelijk. Uiteindelijk werden beide broers astronauten. Ze zijn de enige broers en zussen die beide in de ruimte zijn geweest.
Of het nu opzettelijk was of niet, het hebben van tweelingbroers gaf NASA een belangrijke kans. Ze kunnen de ene als controlegroep gebruiken en de andere op een langdurige missie de ruimte in sturen. Hierdoor kon NASA belangrijk onderzoek doen naar de effecten van ruimtevaart op het menselijk lichaam.
In maart 2016 keerde Scott Kelly terug van een missie van een jaar (340 dagen) aan boord van het internationale ruimtestation ISS, terwijl zijn broer Mark op aarde bleef. Genetische monsters werden van elke broer genomen voor en na Scotts tijd aan boord van het ISS. Nu heeft NASA de voorlopige resultaten van deze ongekende kans vrijgegeven.
Het Human Research Program van NASA deed de studie en de resultaten werden in de week van 23 januari bekendgemaakt tijdens hun Investigator's Workshop. Het thema van die workshop was Een nieuwe dageraad: verkenning van de menselijke ruimte mogelijk maken. Hoewel de onderzoeken nog gaande zijn, zijn deze eerste resultaten interessant.
Mike Snyder, de onderzoeker van Integrated Omics, rapporteerde zijn bevindingen. Hij vond een veranderd lipidengehalte in Scott, de vlucht-twin, wat duidt op een ontsteking. Hij vond ook verhoogde 3-indolepropionische (IPA) in Mark, de gemalen tweeling. IPA is een potentiële therapeutische antioxidant voor de hersenen en helpt ook bij het handhaven van normale insulinespiegels om de bloedsuikerspiegel na de maaltijd te stabiliseren.
Telomeren en telomerase maken deel uit van het chromosomale systeem in het menselijk lichaam. Susan Bailey meldde dat voor Scott, de vlucht-tweeling, de lengte van de telomeren van zijn witte bloedcellen in de ruimte toenam. Meestal nemen ze af naarmate iemand ouder wordt. Eenmaal op aarde begonnen ze weer korter te worden.
Telomerase, een enzym dat telomeren herstelt, nam in november bij beide broers toe, wat mogelijk verband hield met een stressvol familie-evenement in die tijd.
Mathias Basner bestudeert Cognitive Performance in Spaceflight, vooral het verschil in cognitie tussen een missie van 12 maanden en een missie van zes maanden. Hoewel hij na de missie een lichte afname in snelheid en nauwkeurigheid ontdekte, vond hij geen echt verschil in cognitie tussen missies van 6 maanden en 12 maanden.
Scott Smiths onderzoek naar biochemie toonde een afname van de botdichtheid aan tijdens de tweede helft van de missie van Scott. Scott had ook verhoogde niveaus van een biochemische marker voor ontsteking zodra hij terugkeerde naar de aarde.
Fred Turek rapporteerde voorlopige resultaten van zijn onderzoek naar de bacteriën in het maagdarmkanaal (microbioom) die de spijsvertering bevorderen. Er waren veel verschillen in de biomen van de tweeling, maar dat werd verwacht vanwege hun verschillende diëten en omgevingen. Er waren interessante verschillen in het bioom van Scott tussen zijn tijd in de ruimte en zijn tijd op de grond. De verhouding tussen twee dominante bacteriegroepen verschoof tijdens zijn vliegtijd ten opzichte van zijn grondtijd.
Emmanuel Mignot onderzocht veranderingen in de lichamen van beide tweelingen voor en nadat een griepvaccin was gegeven. Beide tweelingen vertoonden verhoogde niveaus van T-celreceptoren na het vaccin, wat de verwachte immuunrespons was.
Chris Mason voert met zijn onderzoek genoomsequencing uit op het DNA en RNA in de witte bloedcellen van de tweeling. RNA-sequencing toonde aan dat meer dan 200.000 RNA-moleculen verschillend tot expressie werden gebracht tussen de tweelingen. Mason zal dichterbij kijken om te zien of een "ruimtegen" geactiveerd had kunnen zijn terwijl Scott in de ruimte was.
Andy Feinberg bestudeert hoe de omgeving onze genexpressie reguleert, die bekend staat als epigenomics. Scott's DNA van witte bloedcellen vertoonde tijdens de vlucht verminderde niveaus van chemische modificatie en een terugkeer naar normaal zodra ze weer op aarde waren. Hetzelfde niveau in Mark (de ground twin) nam halverwege de studie toe, maar werd daarna weer normaal. Er was variatie tussen de tweelingen, epigenetische ruis genoemd. Dit geluid was hoger in Scott tijdens zijn ruimtevlucht en keerde terug naar de basislijnniveaus eenmaal terug op aarde. Dit kan erop duiden dat sommige genen gevoeliger zijn voor de veranderende omgeving van de ruimtevlucht dan andere.
Er is veel meer onderzoek nodig om deze resultaten echt te begrijpen. Als ze worden bekeken in coördinatie met andere fysiologische, psychologische en technologische onderzoeken, wordt het beeld duidelijker. Later in 2017 komt er een gezamenlijke publicatie van verdere resultaten en individuele research papers.
Het doel van NASA is om ruimtevaart veiliger te maken voor astronauten en om missies effectiever en efficiënter te maken. Met al het gepraat over missies naar Mars in het komende decennium, komen deze resultaten op het perfecte moment.
