Wie verändern Weltraumflüge den Organismus? Geninformationen ausgewertet

Bemannte Missionen zu Mond und Mars rücken näher, weshalb die Auswirkungen langer Aufenthalte im All auf der ISS erforscht werden. Ein Team um den Saarbrücker Bioinformatiker Andreas Keller hat nun gemeinsam mit der Stanford University analysiert, wie sich der zelluläre Austausch von Geninformationen während eines Weltraumfluges verändert.

Biologische Belastungen im All: Den microRNAs auf der Spur

Flüge zur ISS bedeuten für Astronauten extremen Stress durch enorme Startgeschwindigkeiten, veränderte Blutzirkulation in der Schwerelosigkeit sowie einen beschleunigten Alterungsprozess und erhöhte Strahlenbelastung. „Die Flüge zur internationalen Raumstation ISS sind für Astronauten in mehrfacher Hinsicht belastend. Der Raketenstart mit enormer Geschwindigkeit und entsprechendem Druck auf den Körper führt zu Stress, die Schwerelosigkeit verändert die Blutzirkulation und lässt den Körper anders altern. Auch die Strahlenbelastung im All ist erhöht“, sagt Andreas Keller, Professor für klinische Bioinformatik der Universität des Saarlandes. Um die biologischen Veränderungen präzise zu analysieren, untersuchte sein Team microRNAs – kurze Ribonukleinsäure-Abschnitte, die die Genumsetzung steuern. „Dafür reichten uns nicht die Blutproben von Astronauten aus, die bei früheren Weltraumflügen etwa für die Genanalysen im Rahmen der NASA-Zwillingsstudie abgenommen wurden, sondern wir benötigten Gewebeproben von Säugetieren“, erklärt Andreas Keller.

Datenanalyse im All: Gewebeproben von Mäusen liefern neue Einblicke

Für vergleichende Studien schickte die NASA Mäuse im Alter von drei und acht Monaten auf die ISS, um sie mit einer Kontrollgruppe auf der Erde zu analysieren. In Kooperation mit der Stanford University wertete das Saarbrücker Team 686 RNA-Proben aus 13 verschiedenen Organen von Tieren aus, die mindestens drei Wochen im All verbracht hatten. „Dabei fielen riesige Datenmengen aus der Gensequenzierung an, die wir mit unseren bioinformatischen Methoden analysiert haben. Diese Analysen, für die wir auf unsere langjährige Erfahrung zum Thema mircroRNAs aufbauen konnten, haben über ein Jahr in Anspruch genommen“, erläutert Andreas Keller, der zudem eine Forschungsgruppe am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland leitet.

Die gesundheitlichen Folgen von Langzeitmissionen

Die Saarbrücker Wissenschaftler untersuchten gezielt Veränderungen in Herz, Gehirn, Milz, Thymus und Verdauungstrakt unter Weltraumbedingungen. „Wir haben dabei festgestellt, dass die physiologischen Auswirkungen von Raumflügen auf den Menschen erheblich sind. Ein längerer Aufenthalt in der Schwerelosigkeit führt zu Symptomen, die den auf der Erde zu beobachtenden degenerativen Erkrankungen ähneln. Dazu zählen Muskelschwund und Knochenschwund, ein geschwächtes Herz-Kreislauf-System und Veränderungen des Immunsystems“, erklärt Andreas Keller. Die Beobachtung, dass Organe in der Schwerelosigkeit beschleunigt altern, lässt auf eine schnellere Alterung der Astronauten schließen. „Diese Auswirkungen verstärken sich mit der Dauer der Mission, was für zukünftige Missionen zum Mars und darüber hinaus, die deutlich länger dauern würden, zu bedenken ist. Ziel sollte es nun sein, durch weitere Forschungsarbeiten Biomarker und therapeutische Ansatzpunkte zu identifizieren, um die negativen Auswirkungen für Astronauten zu mildern“, so Keller.

Quelle

Universität des Saarlandes (02/2026)