Σάββατο, 2 Μαΐου 2015

Άνθρωποι σε...χειμερία νάρκη. Hibernation for humans may not be a pipe dream forever

Οι διαστημικές υπηρεσίες εξετάζουν τα πιθανά οφέλη που θα έχει σε επανδρωμένες αποστολές το να πέφτουν οι αστροναύτες σε κάποια κατάσταση ύπνωσης κατά τη διάρκεια του ταξιδιού. There has long been interest in whether suspended animation could allow astronauts to survive missions to Mars and beyond (Science Photo Library).

Ο μηχανισμός της χειμερίας νάρκης που διαθέτουν διάφορα ζώα αποτέλεσε εδώ και δεκαετίες έμπνευση για τους συγγραφείς και τους σεναριογράφους επιστημονικής φαντασίας. Στα βιβλία και στις ταινίες οι αστροναύτες εισέρχονται σε κατάσταση βαθέος ύπνου ώστε να ελαχιστοποιήσουν τις κάθε είδους οργανικές και άλλες παρενέργειες που έχει ένα μακρινό ταξίδι στο Διάστημα μέχρι να φτάσουν στον προορισμό τους.

Renderings by research company SpaceWorks of Human Stasis/Torpor. SpaceWorks has proposed the design of a torpor-inducing Mars transfer habitat and an architectural-level assessment to fully characterize the impact to Mars exploration. (Courtesy of Space Works)

Τα τελευταία χρόνια και όσο η διαστημική εξερεύνηση εξελίσσεται οι διαστημικές υπηρεσίες έχουν αρχίσει να σκέφτονται σοβαρά την πιθανότητα ανάπτυξης μιας τέτοιας μεθόδου για τις επανδρωμένες αποστολές που ήδη σχεδιάζονται να γίνουν στο ηλιακό μας σύστημα είτε για εκείνες που θα πραγματοποιηθούν στο απώτερο μέλλον έξω από αυτό.

The fat-tailed dwarf lemur (Cheirogaleus medius) is the only known primate hibernator and can only be found on the island of Madagascar (Credit: David Haring, Duke Lemur Center).

Πριν από λίγες ημέρες ο Λέοπολντ Σάμερερ, επικεφαλής του Τμήματος Προηγμένων Σχεδίων του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), αναφέρθηκε στις προσπάθειες που έχουν ξεκινήσει στην κατεύθυνση της αναζήτησης κάποιων μεθόδων οι οποίες θα επιτρέπουν στους αστροναύτες να ταξιδεύουν στο Διάστημα σε κατάσταση ύπνου. «Οι έρευνες θα φέρουν την επιστημονική φαντασία πιο κοντά στην επιστημονική πραγματικότητα. Προσπαθούμε να κατανοήσουμε τον μηχανισμό της χειμερίας νάρκης στα ζώα και τι συμβαίνει σε αυτά όσον αφορά την απώλεια οστικής και μυϊκής μάζας. Τα ευρήματα θα βοηθήσουν στην ανάπτυξη μιας τεχνικής προσαρμοσμένης στους ανθρώπους ώστε να χρησιμοποιηθεί σε μακρινές επανδρωμένες διαστημικές αποστολές. Η ανάπτυξη μιας τέτοιας τεχνικής δεν θα συμβεί αύριο αλλά πιστεύω ότι θα επιτευχθεί μέσα στις προσεχείς δύο-τρεις δεκαετίες» ανέφερε ο Σάμερερ.

Atlanta-based SpaceWorks has looked at creating a habitat that would allow astronauts to travel to Mars while hibernating (Courtesy of Spaceworks).

Η NASA τα τελευταία χρόνια πραγματοποιεί συνεχώς μελέτες για τις επιπτώσεις της πολύχρονης παραμονής στο Διάστημα στον ανθρώπινο οργανισμό. Μάλιστα πέρυσι χρηματοδότησε μια μελέτη επάνω ακριβώς στην ιδέα της χειμερίας νάρκης σε αστροναύτες. Τα οφέλη μιας τέτοιας εξέλιξης θεωρούνται άκρως σημαντικά. Θα απαιτούνται σημαντικά λιγότερες προμήθειες (τροφής και νερού), γεγονός που θα μειώσει το κόστος της αποστολής, ενώ θα αυξήσει τον διαθέσιμο χώρο στο σκάφος. Επίσης οι αστροναύτες ταξιδεύοντας... κοιμώμενοι δεν θα χρειάζεται να χάνουν χρόνο καθημερινά για να ασκούνται σωματικά, ενώ παράλληλα δεν θα κάνουν την εμφάνισή τους πιθανά ψυχολογικά προβλήματα από την πολύχρονη παραμονή μέσα σε ένα σκάφος που ταξιδεύει στο Διάστημα ή προβλήματα που μπορεί να προκαλέσουν προστριβές ανάμεσα στα μέλη του πληρώματος ή να δημιουργήσουν άλλες επικίνδυνες καταστάσεις που θα θέσουν σε κίνδυνο την αποστολή.

Τα πρώτα πειράματα

Surgeons performing a cardiac operation using hypothermic protection of the patient in Russia in 1979 (Science Photo Library).

Η πιο ενδιαφέρουσα μελέτη που έχει γίνει επάνω σε αυτό το αντικείμενο ήταν αυτή που διεξήχθη για λογαριασμό της NASA και αφορούσε τη λεγόμενη «θεραπευτική νάρκωση» στον ανθρώπινο οργανισμό. Η θεραπευτική νάρκωση είναι ένας τύπος βαθέος ύπνου και θεωρείται μια μορφή χειμερίας νάρκης.

Η NASA θέλει να μάθει αν η μέθοδος είναι πρακτικά εφαρμόσιμη και ασφαλής για ένα εγχείρημα όπως αυτό μιας μακρινής επανδρωμένης αποστολής. Η μέθοδος της θεραπευτικής νάρκωσης είχε αρχίσει να ακούγεται για πρώτη φορά στην επιστημονική κοινότητα τη δεκαετία του 1980, αλλά χρειάστηκαν αρκετά χρόνια για να εφαρμοστεί για πρώτη φορά. Το 2003 επιστήμονες χρησιμοποίησαν αυτή τη μέθοδο για να βάλουν σε καταστολή άτομα που έχουν υποστεί σοβαρούς τραυματισμούς. Ως σήμερα όμως η θεραπευτική νάρκωση δεν έχει χρησιμοποιηθεί για διάστημα μεγαλύτερο των επτά ημερών. Η NASA ενδιαφέρεται να μάθει αν αυτή η μέθοδος μπορεί να λειτουργήσει για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Ειδικοί έχουν προτείνει την ανάπτυξη ενός υποστηρικτικού μηχανισμού που θα παρεμβαίνει ενόσω οι αστροναύτες θα είναι ναρκωμένοι ώστε να συντηρεί το σώμα τους. Θα μπορούσε, όπως λένε, αυτός ο μηχανισμός να στέλνει ηλεκτρικά ερεθίσματα στο μυϊκό σύστημα του ναρκωμένου αστροναύτη ώστε να αποφευχθεί η ατροφία του.

Τεστ προβλέπει ως και 13 χρόνια πριν τον καρκίνο. New test can predict cancer up to 13 years before disease develops

Όπως προέκυψε από τη μελέτη τα άτομα που τελικώς εμφάνισαν καρκίνο διέθεταν πολλά χρόνια πριν γηρασμένα τελομερή. People who develop cancer have shorter telomeres, the caps at the end of chromosomes which protect the DNA.

Ένα νέο τεστ το οποίο μπορεί να προβλέψει με ακρίβεια της τάξεως του 100% αν ένα άτομο θα αναπτύξει καρκίνο ακόμη και 13 χρόνια νωρίτερα, ανέπτυξαν ερευνητές από τα Πανεπιστήμια Χάρβαρντ και Νορθγουέστερν.

Τελομερή γηρασμένα κατά 15 χρόνια

Βασίζεται στην παρατήρηση ότι τα άτομα που αναπτύσσουν τη νόσο έχουν χρόνια νωρίτερα κοντύτερα τελομερή. The discovery relates to what are known as tiny structures called telomeres (pictured). These are biological caps found at the ends of chromosomes - and they can look 15 years older in people developing cancer.

Οι ειδικοί ανακάλυψαν ότι τα προστατευτικά «καλύμματα» στα άκρα των χρωμοσωμάτων τα οποία προλαμβάνουν την καταστροφή του DNA – τα αποκαλούμενα τελομερή - εμφανίζουν πολύ σημαντικότερες φθορές στα άτομα τα οποία τελικώς αναπτύσσουν καρκίνο. Είναι αξιοσημείωτο ότι, όπως προέκυψε από τη μελέτη, τα τελομερή των ατόμων που αργότερα εμφάνισαν καρκίνο φαινόταν να ανήκουν σε άτομο 15 χρόνια μεγαλύτερο.

Τα τελομερή στα άτομα που εμφάνισαν καρκίνο ήταν πολύ μικρότερα από ό,τι έπρεπε και συνέχιζαν να κονταίνουν μέχρι και περίπου τέσσερα χρόνια πριν την εμφάνιση του καρκίνου, όταν ξαφνικά σταματούσαν να συρρικνώνονται. Όλα τα άτομα που παρουσίαζαν αυτό το μοτίβο τελομερών ανέπτυξαν τελικώς τη νόσο.

«Η κατανόηση του συγκεκριμένου μοτίβου συρρίκνωσης των τελομερών μπορεί να αποτελεί έναν βιοδείκτη πρόβλεψης του καρκίνου» ανέφερε ο δρ Λίφανγκ Χου, πρώτος συγγραφέας της μελέτης, καθηγητής Προληπτικής Ιατρικής στην Ιατρική Σχολή Feinberg του Πανεπιστημίου Νορθγουέστερν και προσέθεσε: «Με δεδομένο ότι είδαμε μια ισχυρή σύνδεση του μοτίβου με πολλούς και διαφορετικούς καρκίνους, εκτιμούμε ότι αυτού του είδους οι διαδικασίες θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν τελικώς για τη διάγνωση μιας ευρείας γκάμας καρκίνων».

Χρήσιμη γνώση

The newly-discovered pattern of telomere ageing could ultimately lead to to a biomarker - and then a blood test - to check for the disease, say the US scientists.

Παρότι πολλά άτομα πιθανότατα δεν θα θέλουν να γνωρίζουν ότι θα αναπτύξουν καρκίνο στο μέλλον, η νέα αυτή γνώση θα μπορεί να τους επιτρέψει να πραγματοποιήσουν αλλαγές στον τρόπο ζωής τους ώστε να μειώσουν τον κίνδυνο που αντιμετωπίζουν για τη νόσο. Παράλληλα, ειδικοί του Πανεπιστημίου Στάνφορντ εργάζονται αυτή τη στιγμή προς την κατεύθυνση επανανάπτυξης των τελομερών.

Προκειμένου να καταλήξουν στα συμπεράσματά τους τα οποία δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό έντυπο «Εbiomedicine», οι επιστήμονες έλαβαν πολλαπλές μετρήσεις των τελομερών 792 ατόμων για μια περίοδο 13 ετών. Από το σύνολο των εθελοντών οι 135 διαγνώστηκαν τελικώς με διαφορετικές μορφές καρκίνου, όπως του προστάτη, του δέρματος, του πνεύμονα καθώς και με λευχαιμία.

Αρχικώς οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα τελομερή γερνούσαν πολύ ταχύτερα – γεγονός που αντικατοπτριζόταν στην ταχύτερη απώλεια του μήκους τους – στα άτομα που ανέπτυσσαν αλλά δεν είχαν ακόμη διαγνωστεί με καρκίνο.

Τα τελομερή σε όλα τα άτομα που τελικώς εμφάνισαν καρκίνο έμοιαζαν ως και 15 χρόνια γηραιότερα σε σύγκριση με τα άτομα που δεν ανέπτυξαν τη νόσο. Στη συνέχεια οι ειδικοί είδαν ότι η ταχεία διαδικασία γήρανσης των τελομερών σταματούσε τρία με τέσσερα χρόνια πριν τη διάγνωση για καρκίνο.

Η «αεροπειρατεία» του καρκίνου

Telomeres sit at the end of chromosomes, and protect the tightly bound strands of DNA.

Τα τελομερή κονταίνουν κάθε φορά που ένα κύτταρο διαιρείται. Όσο γηραιότερο είναι ένα άτομο, τόσο περισσότερες φορές έχουν διαιρεθεί τα κύτταρά του και τόσο κοντύτερα είναι τα τελομερή του. Με δεδομένο ότι τα καρκινικά κύτταρα διαιρούνται και αναπτύσσονται ταχέως, οι επιστήμονες ανέμεναν ότι τα χρωμοσώματα θα κόνταιναν τόσο που το κύτταρο θα αυτοκαταστρεφόταν. Ωστόσο, είδαν πως αυτό δεν συμβαίνει. «Ανακαλύψαμε ότι ο καρκίνος κάνει ‘αεροπειρατεία’ στη διαδικασία κοντέματος των τελομερών προκειμένου να ανθίσει στο σώμα» είπε ο δρ Χου.

Η ερευνητική ομάδα ελπίζει να εντοπίσει πώς ακριβώς ο καρκίνος κάνει «αεροπειρατεία» στα κύτταρα ώστε να αναπτυχθούν θεραπείες που θα κάνουν τα καρκινικά κύτταρα να αυτοκτονούν χωρίς να βλάπτονται τα υγιή κύτταρα γύρω τους.

Πάντως μελέτες σαν και αυτή, σύμφωνα με κάποιους, εγείρουν πολλά ηθικά ζητήματα. Αν για παράδειγμα ένας εργοδότης ή μια ασφαλιστική εταιρεία μάθει ότι ένα άτομο θα εμφανίσει στα χρόνια που έρχονται καρκίνο, πώς θα το αντιμετωπίσει και θα το διαχειριστεί;