A vida a bordo da Estação Espacial Internacional move-se rapidamente. Realmente rápido. Viajando a aproximadamente 17.000 milhas por hora, 300 milhas acima da Terra, os astronautas observam 16 amanheceres e pores-do-sol todos os “dias” enquanto flutuam numa caixa com um punhado de pessoas de quem dependem para sobreviver.

Não é preciso olhar para além dos blockbusters de Hollywood como “The Martian”, “Gravity” e “Interstellar” para visões futuristas da vida para além da Terra à medida que nos aventuramos mais tempo e mais profundamente no espaço exterior. Mas e a resposta do corpo humano aos voos espaciais da vida real – quais são os efeitos para a saúde? Será que os viajantes espaciais envelhecerão a ritmos diferentes dos nossos na Terra? Quão adaptáveis ao ambiente espacial somos nós?

Certo que estas são preocupações para a NASA. Como as viagens espaciais e as missões de longa duração podem mudar o corpo humano, e se essas mudanças são permanentes ou reversíveis quando os astronautas retornam à Terra, é em grande parte desconhecido. A oportunidade de explorar estas intrigantes questões surgiu com os astronautas gémeos idênticos Scott e Mark Kelly.

Em Novembro de 2012, a NASA seleccionou o astronauta Scott Kelly para a sua primeira missão de um ano. Numa conferência de imprensa não muito depois, foi Scott quem deu a entender que esta missão poderia proporcionar a oportunidade de comparar o impacto do espaço que vive no seu corpo com o seu irmão gémeo idêntico, Mark Kelly, que também tinha sido astronauta e antigo piloto de testes da Marinha. Notavelmente, os gémeos Kelly eram indivíduos de “natureza (genética) e nutrição (ambiente) semelhantes”, pelo que foi concebida a experiência espacial perfeita – apresentando o “gémeo espacial e o gémeo terrestre” como as estrelas. Scott passaria um ano no espaço a bordo da Estação Espacial Internacional, enquanto seu irmão gêmeo idêntico, Mark, permaneceria na Terra.

O Estudo TWINS da NASA representa a visão mais abrangente da resposta do corpo humano ao vôo espacial já realizado. Os resultados orientarão futuros estudos e abordagens personalizadas para avaliar os efeitos à saúde dos astronautas individuais nos próximos anos.

Como biólogo de câncer na Universidade Estadual do Colorado I, estudo o impacto da exposição à radiação em células humanas. Como parte do Estudo TWINS, eu estava particularmente interessado em avaliar como as extremidades dos cromossomos, chamados telômeros, foram alteradas por um ano no espaço.

Teasing apart health effects of space living

NASA fez uma chamada e selecionou 10 investigações revisadas por pares de todo o país para o Estudo TWINS. Os estudos incluíram medidas moleculares, fisiológicas e comportamentais, e pela primeira vez em astronautas, estudos baseados em “ômicas”. Algumas equipes avaliaram o impacto do espaço no genoma – todo o complemento de DNA em uma célula (genômica). Outras equipes examinaram quais genes foram ativados e produziram uma molécula chamada mRNA (transcriptomics). Alguns estudos focaram em como modificações químicas – que não alteram o código do DNA – afetaram a regulação dos genes (epigenômica). Alguns pesquisadores exploraram as proteínas produzidas nas células (proteômica), enquanto outros examinaram os produtos do metabolismo (metabólico).

Há também estudos examinando como o ambiente espacial poderia alterar o microbioma – a coleção de bactérias, vírus e fungos que vivem dentro e sobre nosso corpo. Uma investigação examinou a resposta imunológica à vacina contra a gripe. Outras equipes pesquisaram amostras biológicas de Scott em busca de biomarcadores de aterosclerose e mudanças ascendentes de fluidos no corpo devido à microgravidade, que podem afetar a visão e causar dores de cabeça. O desempenho cognitivo também foi avaliado usando testes de cognição executados por computador, especificamente concebidos para astronautas.

Mais de 300 amostras biológicas – fezes, urina e sangue – foram coletadas dos gêmeos em várias ocasiões antes, durante e após a missão de um ano.

Os gémeos Kelly são sem dúvida um dos pares mais perfilados – dentro ou fora do nosso planeta. Eles também são um dos mais entrevistados. Uma pergunta frequentemente feita é se Scott voltará do espaço mais jovem do que Mark – uma situação que lembra “Interstellar” ou o chamado “Paradoxo dos Gêmeos” de Einstein. No entanto, como a ISS não está a viajar perto da velocidade da luz em relação a nós, a dilatação do tempo – ou o abrandamento do tempo devido ao movimento – é muito mínima. Assim, qualquer diferença de idade entre os irmãos seria de apenas alguns milissegundos.

Even, portanto, a questão do envelhecimento associado aos voos espaciais e o risco de desenvolvimento de doenças relacionadas com a idade, como demência, doenças cardiovasculares e cancro – durante ou após uma missão – é uma questão importante, e que pretendemos abordar directamente com o nosso estudo do comprimento dos telómeros.

Telómeros são as extremidades dos cromossomas que os protegem dos danos e do “desgaste” – tal como o fim de um cadarço. Os telômeros são críticos para manter a estabilidade dos cromossomos e do genoma. Contudo, os telómeros encurtam naturalmente à medida que as nossas células se dividem, e assim também à medida que envelhecemos. O ritmo a que os telômeros encurtam com o tempo é influenciado por muitos fatores, incluindo estresse oxidativo e inflamação, nutrição, atividade física, estresse psicológico e exposições ambientais como poluição do ar, raios UV e radiação ionizante. Assim, o comprimento do telômero reflete a genética, experiências e exposições de um indivíduo, assim como são indicadores informativos da saúde em geral e do envelhecimento.

Telómeros e envelhecimento

O nosso estudo propôs que as tensões únicas e exposições fora deste mundo que os astronautas experimentam durante os voos espaciais – coisas como isolamento, microgravidade, altos níveis de dióxido de carbono e raios cósmicos galácticos – acelerariam o encurtamento e envelhecimento dos telómeros. Para testar isso, avaliamos o comprimento do telômero em amostras de sangue recebidas de ambos os gêmeos antes, durante e após a missão de um ano.

Scott e Mark iniciaram o estudo com comprimentos de telômeros relativamente similares, o que é consistente com um forte componente genético. Também como esperado, o comprimento dos telômeros de Mark ligados à Terra foi relativamente estável ao longo do estudo. Mas para nossa surpresa, os telômeros de Scott eram significativamente mais longos em cada ponto de tempo e em cada amostra testada durante os vôos espaciais. Isso foi exactamente o oposto do que esperávamos.

Outras vezes, após o regresso de Scott à Terra, o comprimento dos telómeros encurtou rapidamente, depois estabilizou durante os meses seguintes para se aproximar das médias pré-voo. Entretanto, da perspectiva do envelhecimento e do risco de doenças, ele teve muito mais telômeros curtos após o vôo espacial do que tinha antes. O nosso desafio agora é descobrir como e porque é que tais mudanças específicas de espaço-voo na dinâmica do comprimento dos telómeros estão a ocorrer.

As nossas descobertas também terão relevância para os terráqueos, uma vez que todos nós envelhecemos e desenvolvemos condições relacionadas com a idade. Estes resultados do Estudo TWINS podem fornecer novas pistas sobre os processos envolvidos, e assim melhorar a nossa compreensão do que podemos fazer para evitá-los ou prolongar o período de saúde.

Os efeitos a longo prazo dos voos espaciais de longa duração ainda não foram determinados, mas o Estudo TWINS representa um passo histórico na jornada da humanidade para a Lua, Marte e mais além… e para tornar a ficção científica um facto.