Nowe badanie finansowane przez NASA wykazało, że loty kosmiczne przyspieszają starzenie się komórek macierzystych krwiotwórczych w organizmie człowieka, co budzi potencjalne obawy dotyczące długoterminowego wpływu długotrwałych misji kosmicznych na zdrowie. W badaniu, opublikowanym w czasopiśmie „Cell Stem Cell”, monitorowano ludzkie komórki macierzyste i progenitorowe układu krwiotwórczego, przewożone na pokładach czterech misji zaopatrzeniowych SpaceX na Międzynarodową Stację Kosmiczną ( ISS ), i porównano je z identycznymi próbkami przechowywanymi na Ziemi.
Eksperymenty przeprowadzono z wykorzystaniem komórek pobranych od wielu ludzkich dawców. Komórki te, odpowiedzialne za produkcję wszystkich rodzajów komórek krwi i układu odpornościowego w szpiku kostnym, zostały przetransportowane na ISS w ramach misji rozpoczętych w grudniu 2021 r., lipcu 2022 r., listopadzie 2022 r. i marcu 2023 r. Próbki pozostawały na orbicie przez 30 do 45 dni, zanim zostały ponownie przetransportowane do analizy. Naukowcy odkryli, że komórki macierzyste wystawione na działanie przestrzeni kosmicznej wykazywały mierzalny spadek zdolności do regeneracji. Komórki stały się nadaktywne podczas lotu, tracąc zdolność powrotu do stanu spoczynku, niezbędnego do długotrwałego utrzymania i regeneracji.
Ta nadmierna aktywacja wyczerpała rezerwy regeneracyjne komórek, osłabiając ich funkcję. Analiza wykazała również podwyższony poziom uszkodzeń DNA, skrócenie telomerów na końcach chromosomów oraz oznaki stresu komórkowego i stanu zapalnego. Oprócz spadku funkcji, komórki wykazywały wzmożoną aktywność mitochondrialną i stymulowały ekspresję normalnie nieaktywnych części genomu, czasami nazywanych „ciemnym genomem”. Zmiany te, jak twierdzą naukowcy , są charakterystyczne dla starzenia się i nie zostały zaobserwowane w próbkach kontrolnych przechowywanych na Ziemi.
Naukowcy zidentyfikowali markery starzenia w komórkach krwiotwórczych
W badaniu zauważono, że reakcja poszczególnych dawców była zróżnicowana, co wskazuje na możliwe różnice w odporności biologicznej na loty kosmiczne. Główna badaczka badania, dr Catriona Jamieson, dyrektor Sanford Stem Cell Institute na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego School of Medicine, stwierdziła, że wyniki rzucają nowe światło na to, jak warunki panujące w kosmosie wpływają na organizm człowieka na poziomie komórkowym. Podkreśliła, że zaobserwowane różnice między komórkami dawców sugerują pewien stopień indywidualnego zróżnicowania w reakcji komórek macierzystych na stresory środowiskowe, takie jak mikrograwitacja i promieniowanie kosmiczne.
Badania obejmowały wykorzystanie systemów nano-bioreaktorów sterowanych przez sztuczną inteligencję, które umożliwiły naukowcom monitorowanie zmian komórkowych w czasie rzeczywistym podczas pobytu na orbicie. Komórki macierzyste umieszczono w kompaktowych, autonomicznych jednostkach na pokładzie stacji kosmicznej, co umożliwiło ciągłe monitorowanie ich wzrostu, ekspresji genów i aktywności metabolicznej. Systemy te zapewniły poziom szczegółowości biologicznej, który wcześniej nie był możliwy w eksperymentach w warunkach mikrograwitacji.
Komórki ludzkie tracą funkcję regeneracyjną w warunkach mikrograwitacji
W przeciwieństwie do Ziemi, gdzie atmosfera i pole magnetyczne zapewniają znaczną ochronę przed promieniowaniem kosmicznym, astronauci na niskiej orbicie okołoziemskiej są narażeni na wyższe poziomy promieniowania jonizującego. W połączeniu z mikrograwitacją, środowisko to stwarza wyjątkowe wyzwania dla fizjologii człowieka. Wcześniejsze badania powiązały loty kosmiczne z utratą gęstości kości, zanikiem mięśni, obciążeniem układu sercowo-naczyniowego i zmianami w układzie odpornościowym. Obecne odkrycia dodają do tej listy starzenie się i dysfunkcję komórek macierzystych.
Badanie było częścią trwających działań NASA mających na celu zrozumienie wpływu lotów kosmicznych na biologię człowieka w ramach przygotowań do dłuższych misji poza niską orbitą okołoziemską. Chociaż badanie nie wyciągnęło wniosków dotyczących długoterminowych zagrożeń dla zdrowia, dostarczyło danych empirycznych na temat reakcji komórkowych w warunkach lotów kosmicznych. Dalsze badania są kontynuowane, w tym kolejne eksperymenty przeprowadzone na pokładzie misji zaopatrzeniowej SpaceX w sierpniu 2025 roku. Wyniki te przyczyniają się do rosnącej liczby publikacji naukowych badających fundamentalny wpływ środowiska kosmicznego na organizm człowieka. – Content Syndication Services .