En un histórico estudio, un grupo de científicos estadounidenses, incluyendo los de Johns Hopkins, han revelado que no existen grandes diferencias duraderas entre los epigenomas del astronauta Scott Kelly, que pasó un año en el espacio a bordo de la Estación Espacial Internacional, y de su hermano Mark, que permaneció en la Tierra.

Los científicos dicen que lo que este estudio indica sobre los peligros que corre el genoma de una persona al viajar al espacio aún no está claro. Investigaciones en otros astronautas en el espacio podrían, a la larga, ayudar a los científicos a predecir qué tipo de riesgos médicos posiblemente enfrentarían en las prolongadas jornadas espaciales, donde están expuestos a menor gravedad que la terrestre, a rayos ultravioleta dañinos y a otros riesgos para su salud.   

“Nos encontramos en los albores de la genómica humana en el espacio”, dice Andrew Feinberg, M.D., Catedrático Distinguido Bloomberg de Medicina, Ingeniería Biomédica y Salud Mental de la Universidad Johns Hopkins. “Hemos ideado los métodos para realizar este tipo de estudios de genómica humana, y deberíamos estar haciendo más investigación para sacar conclusiones sobre qué les pasa a los humanos en el espacio”.

Los cambios epigenéticos implican “pequeñas alteraciones” químicas en el ADN que pueden influir en la actividad genética, pero tales cambios no afectan el código genético subyacente en sí. Lo que afectan estos cambios es cuándo y cómo se lee, o expresa, un gen en cuanto a sus instrucciones para codificar proteínas. Cuando los cambios epigenéticos ocurren en el momento o en el lugar equivocado, el proceso puede activar o desactivar genes, también en el momento o en el lugar equivocado.

Desde hace mucho tiempo, los científicos han monitoreado y estudiado los efectos fisiológicos de los viajes espaciales en los astronautas. Sin embargo, la mayoría de estos astronautas vuelan en misiones espaciales de seis meses o menos, no en misiones más largas como los viajes a Marte o más allá.  

Feinberg señala que estudiar a gemelos idénticos –quienes por naturaleza comparten el mismo material genético– brinda una rara e importante oportunidad de comparar los cambios fisiológicos y genómicos que ocurren cuando un gemelo va al espacio y el otro permanece en la Tierra.

“Como nuestro estudio incluye solamente a dos personas, no podemos decir que estos cambios se deban al viaje espacial por sí mismo”, indica Feinberg. “Necesitamos estudiar a más astronautas para sacar dichas conclusiones”.

Para su estudio, descrito en la edición del 12 de abril de la revista Science, los investigadores recolectaron muestras de sangre, datos fisiológicos y medidas cognitivas de Scott y Mark Kelly en varias oportunidades a lo largo de 27 meses; antes, durante y después de la misión espacial de un año de Scott Kelly. Las muestras de Scott durante el vuelo se recolectaron en la estación espacial cuando los envíos de la Tierra llegaban en el cohete Soyuz y, ese mismo día, se transportaban de regreso a la Tierra en el mismo cohete, de manera que las muestras pudieran ser procesadas en un lapso de 48 horas.

Feinberg y la ex alumna posdoctoral Lindsay Rizzardi concentraron su atención en los cambios epigenéticos en los genomas de Scott y Mark. 

Específicamente, Feinberg y su equipo analizaron dos tipos de glóbulos blancos (CD4+ y CD8+) aislados de la sangre de Mark y Scott. Se concentraron en los marcadores epigenéticos que constaban de modificaciones químicas llamadas grupos metilo que son agregadas al ADN en un proceso conocido como metilación.

En general, descubrieron que hubo casi el mismo número de cambios epigenéticos en el ADN de Mark que en el de su gemelo que hizo el vuelo espacial. Hubo una diferencia de menos del cinco por ciento de metilación global entre los gemelos durante la misión. La mayor diferencia se dio nueve meses después de iniciada la misión, cuando el 79 por ciento del ADN de Scott estaba metilado, comparado con el 83 por ciento del ADN de Mark.

Los lugares donde se dieron los cambios de metilación en el genoma fueron diferentes en cada gemelo. Por ejemplo, los científicos encontraron cambios de metilación cerca de los genes que modulan las respuestas del sistema inmunitario en Scott durante su tiempo en el espacio, pero no así en Mark. Esto estuvo correlacionado con datos de otros investigadores involucrados en el estudio actual, quienes identificaron incrementos de ciertos marcadores bioquímicos asociados con inflamación en Scott, pero no en Mark.

“Fue alentador ver que no hubo alteración a gran escala del epigenoma ni en Mark ni en Scott”, señala Rizzardi. “Con solo dos personas en el estudio, las conclusiones que podemos sacar sobre el efecto del vuelo espacial en el genoma son limitadas. Los hallazgos nos dan pistas sobre qué deberíamos analizar con más detenimiento en los estudios futuros con astronautas.”

Los científicos también descubrieron que la forma del globo ocular de Scott había cambiado en el transcurso del vuelo, incluyendo un engrosamiento de la capa de fibras nerviosas retinianas y pliegues de la capa coroides que rodea el ojo. Estos cambios, típicamente, afectan la agudeza visual y han ocurrido en otros hombres astronautas, pero no en mujeres. Además, los investigadores observaron en Scott cambios cognitivos y aumento de los niveles de estrés durante su viaje, los cuales no pueden atribuirse el vuelo espacial en sí.

Esta investigación sienta las bases para hacer predicciones sobre la función fisiológica y relacionada con los genes de un astronauta durante una misión prolongada. “Si sabemos qué esperar, podemos prever con qué problemas de salud podrían encontrarse los astronautas y asegurarnos de que tengan los medicamentos necesarios y otros remedios a la mano durante una misión”, afirma Feinberg.