NASA雙胞胎研究：一年期人類太空飛行的多面向分析

Francine E Garrett-Bakelman et al.

Science. 2019 Apr 12;364(6436):eaau8650.

摘要
為了了解長期太空飛行的健康影響，一名同卵雙胞胎太空人在國際太空站上進行為期一年的任務前、任務中和任務後監測；他的雙胞胎則作為基因配對的地面對照。

長期追蹤評估確定了太空飛行特有的變化，包括體重減少、端粒延長、基因組不穩定、頸動脈擴張和內膜中層厚度增加、眼部結構變化、轉錄和代謝變化、免疫和氧化壓力相關通路的DNA甲基化變化、腸道微生物群變化，以及飛行後出現的一些認知衰退。

儘管在返回地球後6個月內，平均端粒長度、全基因表達和微生物組變化恢復到接近飛行前的水平，但仍觀察到短端粒的數量增加，且某些基因的表達仍然受到干擾。這些多組學(multiomic)、分子、生理和行為數據集提供了未來人類太空飛行潛在健康風險的寶貴路線圖。

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評論:

這篇《NASA雙胞胎研究》為長期太空飛行對人類健康的影響提供了極為珍貴且全面的多維度數據支持。利用同卵雙胞胎作為對照，這項研究巧妙地控制了基因背景的變異，使得觀察到的生理與分子變化更具說服力和針對性，為未來深空探索任務的人體風險評估奠定了堅實基礎。

研究發現包括體重減輕、端粒延長與短端粒數量增加、基因組不穩定以及心血管（頸動脈擴張、內膜中層厚度增加）和眼部結構的顯著變化，顯示太空環境對人體多系統產生複雜影響。特別值得注意的是，DNA甲基化和基因表達的持續干擾，以及腸道微生物群的變動，揭示了太空壓力可能透過表觀遺傳和代謝途徑調控健康狀態。這些改變雖部分可於返回地球後恢復，但仍存在未完全回復的風險，尤其是短端粒的增加，可能暗示潛在的細胞老化加速。

此外，認知功能的部分衰退更提醒我們，太空環境對大腦功能的影響不可忽視，需投入更多研究以制定有效的防護和恢復策略。多組學的整合分析方法展現了未來太空生物醫學研究的趨勢，能夠系統性揭示環境因素如何影響人體健康，這對於計畫更長時間、遠距離的太空任務（如火星任務）尤為關鍵。

總結來說，這項研究不僅深化了我們對太空環境生理和分子效應的理解，也強調了持續監測和多層面健康干預的必要性。未來應加強太空醫學研究，發展針對太空特有壓力的預防與治療方法，以保障太空探索者的健康安全，推動人類深空探索的可持續發展。

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