要旨

ヒトの血液中には体内の細胞から放出された小さな核酸（DNA、RNA）が循環しています。比較的容易に採取できる血液サンプルを解析することにより、直接アクセスできない器官や臓器の状態を知ることができます。例えば、細胞外DNA （cell-free DNA）は体内の死細胞に由来しており、体内の細胞の入れ替わりを知る手掛かりとなります。また、細胞から膜に包まれて放出される循環RNA（circulating RNA）は、細胞同士のコミュニケーションの様子や細胞が置かれた環境を反映していると考えられており、医学分野では同様のRNAが疾患のバイオマーカーとして注目されています。 本研究では宇宙飛行士の血液中の細胞外DNA、循環RNAを次世代シーケンサーで網羅的に解析し、ヒトの器官・臓器がどのように宇宙環境に応答しているかを、ゲノム・エピゲノムレベル^※で解明します。

• ※エピゲノム：遺伝子の塩基配列を変えることなく、遺伝子発現を調節する仕組み。具体的にはDNAのメチル化、DNAが巻き付いているヒストンというタンパク質の化学修飾（メチル化、アセチル化など）を指し、核酸がどのような細胞に由来するのかを探る手掛かりになります。

実験の概要

国際宇宙ステーション（ISS）に滞在する宇宙飛行士より、飛行前、ISS滞在中、飛行後に採血を実施します。血液を遠心して得られる血漿に含まれる細胞外DNA、循環RNAを分離し、次世代シーケンサーで網羅的に解析します。次世代シーケンサーは大量の塩基配列を高速で調べることができるため、核酸の網羅的解析を効率よく行うことができます。 細胞外DNA、循環RNAが宇宙飛行でどのように変化するのかを調べることにより、下記を明らかにします。

1. ヒトの器官や臓器が宇宙環境に応答する際のRNAの発現の変化を明らかにします。
2. 細胞外DNAの量とメチル化解析から、宇宙飛行への適応、または障害が起こる組織を推定します。
3. 宇宙環境で生じるDNA損傷・変異の頻度と種類を調べます。

期待される成果

将来的には宇宙飛行士の宇宙環境応答のモニタリング手法として応用できる可能性があります。また、宇宙滞在や老化にともなう骨や筋肉の変化を対象とした医薬品や検査技術の開発等に活用できると考えられます。