宇宙飛行により、マウスの網膜におけるDNAメチロームとトランスクリプトームのグローバルな変化とともに編成されるエピジェネティックな時計が減速する

Spaceflight decelerates the epigenetic clock orchestrated with a global alteration in DNA methylome and transcriptome in the mouse retina.

抄録

宇宙飛行士は、長期の宇宙飛行中に眼に様々な臨床的異常を示す。本研究の目的は、宇宙飛行が網膜のエピゲノムおよびトランスクリプトームのリプログラミングを誘発するか、あるいはエピジェネティッククロックを変化させるかどうかを明らかにすることである。マウスは国際宇宙ステーションの動物飼育モジュールで37日間飛行し、地上の対照動物も同様の飼育条件で維持された。マウスの網膜を単離し、DNAメチロームとトランスクリプトームの両方をディープシーケンスで決定した。その結果、宇宙飛行によって多くの遺伝子がメチル化されたが、トランスクリプトームレベルで発現が異なる遺伝子は少なかった。また、黄斑変性症などの網膜疾患に関与するいくつかの生物学的経路が有意に変化していた。この結果から、宇宙飛行によって網膜エピジェネティック時計が減速することが示された。本研究は、宇宙飛行がエピゲノムおよびトランスクリプトームレベルで網膜に影響を与え、そのような変化が宇宙飛行士の眼関連疾患の病因に関与している可能性を示している。

Astronauts exhibit an assortment of clinical abnormalities in their eyes during long-duration spaceflight. The purpose of this study was to determine whether spaceflight induces epigenomic and transcriptomic reprogramming in the retina or alters the epigenetic clock. The mice were flown for 37 days in animal enclosure modules on the International Space Station; ground-based control animals were maintained under similar housing conditions. Mouse retinas were isolated and both DNA methylome and transcriptome were determined by deep sequencing. We found that a large number of genes were differentially methylated with spaceflight, whereas there were fewer differentially expressed genes at the transcriptome level. Several biological pathways involved in retinal diseases such as macular degeneration were significantly altered. Our results indicated that spaceflight decelerated the retinal epigenetic clock. This study demonstrates that spaceflight impacts the retina at the epigenomic and transcriptomic levels, and such changes could be involved in the etiology of eye-related disorders among astronauts.