研究人员认为，在宇航员的整个职业生涯和退休期间不断筛查他们的血液以监测他们的健康状况非常重要。

太空飞行也被发现与 DNA 突变有关。

西奈山伊坎医学院的一项开创性研究发现，宇航员更有可能发生突变，这可能与太空飞行有关，这会增加宇航员患癌症和心脏病的终生风险。

研究人员从 1998 年至 2001 年间为美国国家航空航天局 (NASA) 执行航天飞机任务的宇航员采集了血液样本。发现所有 14 名宇航员在造血系统（造血干细胞）中都有 DNA 改变或体细胞突变。他们的研究最近发表在《通讯生物学》杂志上，提出了这些突变可能是由太空飞行引起的可能性，并强调了宇航员在整个职业生涯和退休期间进行常规血液检测以关注他们的健康的重要性。

体细胞突变是在受孕后发生在精子或卵细胞以外的细胞中的突变，这意味着它们不能遗传给儿童。这项研究中发现的突变的特征是单个克隆产生的血细胞过多，这一过程称为克隆性造血 (CH)。这种突变通常是由环境原因引起的，例如暴露于紫外线辐射或某些化学物质，并且可能是癌症化疗或放射治疗的结果。 CH 的症状或体征很少；大多数人是通过对他们的血液进行基因检测来确定其他疾病的。虽然 CH 并不总是疾病的征兆，但它与血癌和心血管疾病的风险增加有关。

描述研究过程的信息图。图片来源：通信生物学/西奈山卫生系统

“宇航员在极端环境中工作，许多因素可能导致体细胞突变，最重要的是空间辐射，这意味着这些突变有可能发展成克隆性造血。鉴于对商业航天和深空探索的兴趣日益增长，以及暴露于与重复或长期探索太空任务（例如火星之旅）相关的各种有害因素的潜在健康风险，我们决定回顾性地探索，14 名宇航员队列中的体细胞突变，”该研究的主要作者、伊坎西奈山心血管研究所医学（心脏病学）教授、医学博士 David Goukassian 说。

研究对象是在 1998 年至 2001 年间执行相对较短（中位 12 天）航天飞机任务的宇航员。他们的中位年龄约为 42 岁；大约 85% 是男性，14 人中有 6 人是第一次执行任务。研究人员在宇航员飞行前 10 天和着陆当天采集了宇航员的全血样本，并在着陆后仅三天采集了白细胞样本。样品在 -80ºC 下储存了大约 20 年。

使用 DNA 测序和广泛的生物信息学分析，研究人员在 17 个 CH 驱动基因中发现了 34 个突变。最常见的突变发生在 TP53（一种产生肿瘤抑制蛋白的基因）和 DNMT3A（急性髓性白血病中最常见的突变基因之一）中。然而，研究人员评估的基因中体细胞突变的频率不到 2%，这是造血干细胞中体细胞突变被认为具有不确定潜能的克隆性造血 (CHIP) 的技术阈值。 CHIP 在老年人中更为常见，并且与患心血管疾病以及血液肿瘤和实体癌的风险增加有关。

“虽然我们观察到的克隆造血规模相对较小，但鉴于这些宇航员的年龄和健康状况相对年轻，我们观察到这些突变的事实令人惊讶。这些突变的存在并不一定意味着宇航员会患上心血管疾病或癌症，但随着时间的推移，这可能会通过持续和长期暴露在深空的极端环境中而发生，”Goukassian 博士说. “通过这项研究，我们已经表明，我们可以确定宇航员个人对发展与其工作相关的疾病的易感性，而不会影响他们的工作能力。事实上，我们的研究证明了早期和持续筛查对评估这种易感性的重要性。我们的建议是，NASA 及其医疗团队每三到五年对宇航员进行一次体细胞突变和可能的克隆扩增或退化筛查，同样重要的是，在他们退休后，体细胞突变可能会克隆扩增并成为 CHIP 。”

该团队的研究遵循之前的研究，这些研究使用相同的样本来识别外泌体中的预测性生物标志物——在人体细胞内形成并随后释放到血液中的核酸、蛋白质、脂质和代谢物的小脂质层微观囊泡循环，因此携带来自其起源细胞的信息，这些信息反映了它们的细胞间状况。外泌体的这一特征可能使它们成为健康和/或疾病的重要生物标志物，以及将信息从一个细胞传递到体内很远距离的另一个细胞。当他们用来自宇航员的外泌体处理人类心脏细胞时，研究人员发现外泌体会影响维生素 D 受体的生物学特性，而维生素 D 受体在骨骼、心脏和骨骼肌的健康中起着关键作用。他们还评估了太空飞行对线粒体 DNA（为细胞提供能量的小细胞器的基因组）的影响。在那项研究中，研究小组发现，在宇航员血液中循环的游离线粒体 DNA 的数量比正常水平高 2 到 350 倍，这可能导致身体其他部位出现氧化损伤和炎症。

“通过这些研究，我们已经证明了评估宇航员太空飞行健康风险的潜力。现在重要的是进行涉及大量宇航员的纵向回顾性和良好对照的前瞻性研究，以了解风险如何在持续暴露的基础上演变，然后将这些数据与他们的临床症状、影像学和实验室结果进行比较。这将使我们能够根据我们所看到的现象对哪些人更有可能患上疾病做出明智的预测，并为早期干预和预防的个性化精准医学方法打开大门，”Goukassian 博士说。

参考：Agnieszka Brojakowska、Anupreet Kour、Mark Charles Thel、Eunbee Park、Malik Bisserier、Venkata Naga Srikanth Garikipati、Lahouaria Hadri、Paul J. Mills、Kenneth Walsh 和 David A. Goukassian，2022 年 8 月 17 日，通信生物学.DOI：10.1038/s42003-022-03777-z