太空旅行会加速人类干细胞老化,最新研究揭示了这一现象背后的机制。
美国科学家发现,太空飞行会加速对血液和免疫系统健康至关重要的细胞衰老进程。发表在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)期刊的这项研究,深入揭示了太空环境引发的压力如何增加长期星际旅行患病风险。
加州大学圣地亚哥分校桑福德干细胞研究所(SSCI)利用四次SpaceX货运任务,在国际空间站(ISS)上部署AI驱动的纳米生物反应器系统,实时追踪干细胞变化。研究发现,人类造血干细胞和祖细胞(HSPCs)在太空环境中出现端粒缩短、DNA损伤增加以及细胞再生能力下降等衰老特征。
该研究所主任凯瑟琳·贾米森教授指出:"太空环境是对人体的终极压力测试。研究证明微重力和宇宙辐射等太空压力源会加速血细胞的分子衰老。这些发现不仅指导宇航员防护,更为研究地球上的衰老和癌症提供新模型。"
此前NASA的双胞胎研究已发现太空飞行影响端粒长度和免疫功能。该研究通过对比宇航员Scott Kelly在太空停留340天与地球对照组的变化,发现基因表达和肠道菌群发生改变。而新研究聚焦HSPCs,利用纳米生物反应器——一种微型3D生物传感系统结合AI成像技术,首次在细胞层面解析太空诱发的分子衰老机制。
实验显示,暴露在太空环境32至45天的HSPCs出现衰老标志。这些细胞表现出过度活跃导致储备消耗、再生能力减弱,同时出现线粒体炎症和基因组稳定性下降等特征。值得注意的是,当这些细胞返回地球健康环境后部分损伤出现逆转,提示通过特定干预手段可能实现衰老细胞再生。
研究团队计划开展更多国际空间站任务,结合实时分子监测技术和宇航员研究,探索保护人体健康的方法。SSCI至今已完成16次空间站实验,贾米森教授强调太空研究已推动地面技术进步,尤其对癌症研究产生突破性影响。
参与研究的太空科技公司Space Tango总裁Twyman Clements表示,这项突破性研究展示了空间实验平台的巨大潜力,未来将持续推动生命科学研究边界。
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