NASAの宇宙マウスが宇宙が腸に与える影響を実験

宇宙生活は腸内細菌の活性化につながるのか？国際宇宙ステーション（ISS）に向かう20匹のマウスたちが、その真相を解き明かそうとしている。スペースXは金曜日の早朝、ケープカナベラルから15回目の補給ミッションを打ち上げ、約6,000ポンド（約2,800kg）の貨物を満載したドラゴン宇宙船を軌道上に打ち上げる予定だ。その大半は科学ペイロード、つまり6人の乗組員が船内で科学研究を行うための機器や装置となる。

実験の一つには、新しく来たネズミに針を刺して体重を測り、糞を集めることが含まれます。そうそう、寝ているネズミをビデオ撮影することも。

これらのげっ歯類は、宇宙という暗い真空の中で無菌の宇宙船で生活することで、概日リズムがどのように変化し、健康なマイクロバイオームが破壊される可能性があるのかを解明する研究の一環である。これは、宇宙飛行士スコット・ケリーの双子の実験をマウスで再現したものと言える。NASAは、人類を火星に送り出す前に、この長旅が人間の体に、そして体内に生息する細菌すべてにどのような影響を与えるのかを正確に知りたいと考えているからだ。

マウスのうち10匹は、宇宙で記録的な90日間（ホモ・サピエンスの時間で約9年）を過ごす予定です。「微小重力によって睡眠と覚醒のサイクルが中断されたときに起こる一連の現象を理解しようとしています」と、この研究の共同主任研究者であり、ノースウェスタン大学睡眠・概日生物学センターの副所長であるマーサ・ビタテルナ氏は述べています。微生物は、人間やマウスが自ら生成できない様々な必須分子を作り出します。ビタテルナ氏と同僚たちは、これらの化学シグナルの変化が、代謝や免疫システムの機能不全を引き起こす可能性のある睡眠不足などの問題への宿主の対応能力を低下させるかどうかを解明したいと考えています。

彼女のチームは2種類のマウスを宇宙に送り込む予定だ。1種類は無重力でも問題なく眠れると期待されており、もう1種類はシミュレーション実験で眠りが浅かったマウスだ。眠りの浅いマウスは遺伝子の影響でメラトニンを生成しない。

地球にとどまる両系統の双子は、NASAの研究施設の一つで、ISSと全く同じ居住空間（気密性の高い舷窓と高度な空気濾過システムを備えた密閉された金属製の箱）に収容される。彼らは、ガス組成、温度、昼夜を模擬した照明など、ISSと全く同じ環境にさらされるが、その環境は3日間遅れている。ISS向けのデータストリームは、地上の科学者たちに、宇宙ステーションの状況を分単位で再現する方法を伝える。

このプロジェクトは、NASAの「Year in Space」研究に類似しています。この研究で、宇宙飛行士のスコット・ケリーは国際宇宙ステーション（ISS）で340日間の集中的な観測を行い、一方、彼の双子の弟マーク（元NASA宇宙飛行士）は地球に戻って同様の調査を行いました。ノースウェスタン大学は、宇宙がスコットの身体にどのような変化をもたらしたかを解明するために協力した全米10の研究チームの一つでした。

げっ歯類研究ハードウェアシステムには、生息地トランスポーターと動物アクセスユニットの 3 つのモジュールが含まれています。

ヴィタテルナ氏のチームは、無重力生活によってスコット・ケリー氏の消化管における2つの主要な細菌群のバランスが変化したものの、地球に帰還すると正常に戻ったことを発見した。宇宙船は宇宙飛行士を危険な病原体から守るために極めて清潔に保たれる必要があり、科学者たちは細菌の不足が多様なマイクロバイオームの補充を困難にしているのではないかと考えてきた。しかし、全体として、宇宙滞在1年間で彼の腸内細菌叢の多様性がほとんど変化しなかったことに、科学者たちは驚きを隠せなかった。

それを理解するために、NASAは現在、はるかに大規模な研究「宇宙飛行士マイクロバイオームプロジェクト」を進めています。このプロジェクトは、ISSの乗組員のミッション前、ミッション中、そしてミッション後に体内の細菌叢を追跡することを目指しています。NASAは2013年から宇宙飛行士の血液、唾液、そして綿棒による検体（額、脇の下、そしてもちろん肛門からも）の採取を開始し、今年2月に最終ラウンドの検体を採取しました。まだ発表されていないこの研究結果は、宇宙が体内の細菌にどのような影響を与えるか、特に代謝や免疫機能への下流への影響について、これまでで最も詳細な情報を提供するものとなるでしょう。

人間の被験者を綿棒で採取することはいくらでもできますが、解剖することはできません。そこで、計画されているげっ歯類を使った研究が役に立ちます。宇宙飛行後、科学者たちは肝臓や脾臓といった様々な臓器の内部を観察し、炎症、代謝の変化、そしてマイクロバイオームの変化との関連性をより深く理解します。これらの情報はすべて、宇宙飛行士の体内エンジンを動かし続けるための火星ミッションの設計に不可欠なものとなるでしょう。

すべてが計画通りに進めば、マウスたちは7月2日月曜日に宇宙ステーションに到着します。ニヤニヤと笑う浮遊ロボットと、無重力空間で微小な化学庭園を育成するための特別な小型水槽も同行します。ISSという素晴らしい船上で、実りある科学研究の日々がまた一つ始まります。