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當地時間4月11日，美國航天局NASA公布了一條消息，稱其完成了第一項關于航天飛行對航天員基因表達的研究。研究論文《TheNASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight》發表在了美國頂尖學術期刊《科學》（Science）上。文章發表之后，大量國內外媒體都進行了轉發報道。

參與實驗的航天員 凱利兄弟 左邊的是Scott，右邊的是Mark。圖片來自NASA官網(參考文獻1)

雙胞胎研究任務臂章，圖片來自NASA官網(參考文獻1)

雙胞胎太空實驗 太空旅行會改變基因表達？

作者最初是在新華社的報道中看到這條消息的（參考文獻2），該報道中提到，NASA招募了一對雙胞胎航天員凱利兄弟參與這項研究（同卵雙胞胎），將弟弟斯科特（Scott）送到國際空間站進行了為期一年的在軌駐留，而他的哥哥馬克（Mark）則一直留在地面上作為實驗對照。在這項為期兩年的實驗中，科研人員發現斯科特的一部分基因的表達發生改變，這種改變在回到地面后大部分得到了恢復，但有一部分截至實驗結束仍然沒有恢復到出發前的狀態。

筆者最初讀到這篇報道的時候，只是覺得NASA這次實驗的創意很有意思。眾所周知，同卵雙胞胎應該是這個世界上能找到的差異最小的兩個個體。他們出生時的遺傳信息完全相同，面對環境刺激產生的變化強度也應該大致相同。即便在漫長的成長生活過程中，DNA發生了部分突變，或者基因表達情況出現了一些由外界環境導致的改變，這二者基因間的差別仍然能稱得上是微乎其微。使用同卵雙胞胎進行這一實驗，可以說是控制變量的不二法門。能想到借由一對同卵雙胞胎來進行這類實驗，美國科學工作者也稱得上是非常用心了！

可針對實驗中涉及到的各項測試，乍看起來并不算特別吸引眼球，尤其是實驗得出的結論是絕大多數人已經預料到的。由于國內媒體對這項實驗的細節著墨甚少，筆者一開始也以為，這項科研只是對兩人抽了些血樣，對兩人在空間飛行前后的基因表達狀況進行了測序類的分析，而這也算不上什么非常特別的操作。甚至覺得媒體對此進行連篇累牘的報道，有小題大做的嫌疑。

作為一個多年的航天愛好者，光看媒體的報道是遠遠滿足不了的好奇心的。出于對上述問題的好奇，筆者決定親自去看看論文的原文。這一看可嚇了一大跳，簡直能稱得上是筆者平生僅見的一篇奇文。簡而言之，兩個字：土豪！三個字：大手筆！四個字：信息量大！

兩名航天員接受了十大類檢測。圖片來自論文原文。（參考文獻3）

“無死角”全方位深入檢查 長達100多頁的信息量

不同于我之前猜測的簡單DNA檢測，這項研究幾乎是對這兩個航天員進行了全方位的深入檢查。包括血液生化，認知水平，表觀遺傳，基因表達，免疫，代謝，微生物菌群，蛋白質組學，生理學，端粒分析在內的十余項檢查。每一個研究方向內，又包含了數種不同的測試。用于簡述實驗結果的論文正文足有20頁之多，而用于介紹這些實驗步驟及原理的論文補充材料更是長達83頁之多，這篇幅在公開發表的論文里是非常罕見的！

實驗中涉及的不同樣本和使用的各種分析方法。圖片來自論文原文。（參考文獻3）

下面我就針對自己最熟悉的生化檢測領域向大家做一下簡單介紹。

如下圖所示，本次實驗中所涉及的實驗樣品共有三大類，包括尿液，大便和血液。其中血液樣本分成了血清樣本和血細胞樣本兩個大類。其中尿液樣本進行了尿液生化，氧化應激，炎性反應，定向代謝產物分析，蛋白質組學（定向+全局）等檢測。大便樣本進行了針對微生物菌群的宏基因組學研究。

血清樣本進行了血清生化，游離細胞因子，氧化應激，炎性反應，代謝產物（分為定向和全局兩種），全局蛋白質組學測試。血細胞樣本分不同的細胞類型，進行了針對基因表達，表觀遺傳修飾，免疫反應功能，端粒活性及長度的多項測試。各項測試的名稱及作用可參見下面的圖表。可以說，目前能檢測的參數指標，除了難以采集和運輸的氣體樣本（包括呼吸和屁）以外都進行了測量。

本次實驗中涉及到的部分檢測方法及其用途（表格為自制）