加利福尼亚大学圣地亚哥分校桑福德干细胞研究所主导的研究发现,通过人工智能引导的"纳米生物反应器"在国际空间站培养的造血干细胞和祖细胞(HSPCs),在经历30至45天轨道飞行后,相较于地面对照组表现出更显著的衰老、功能减弱和炎症反应。
发表于《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)的研究显示,这些暴露于太空环境的干细胞出现能量储备消耗、DNA损伤积累、端粒缩短等衰老标志物。实验团队通过SpaceX补给任务实施四次在轨实验,利用细胞周期报告系统实时追踪,发现太空组细胞周期加速、休眠状态丧失、自我更新能力下降,分子特征与衰老高度吻合。
研究特别指出,太空组细胞单碱基C到T突变增加,这种突变模式与炎症相关的APOBEC3脱氨酶活性相关。线粒体基因表达异常、IL-6等炎症因子上升以及端粒维持基因下调等现象,共同构成了多维度的衰老证据链。
值得注意的是,在将太空暴露细胞移植到年轻间质环境中后,部分功能出现改善。这表明通过药物干预或生物材料支架等保护策略,有望在火星级别的长期太空任务中维持干细胞活力。
研究团队通过多组学分析(全基因组测序、RNA测序及功能检测)发现,太空辐射暴露量7.6-10.7mGy虽相当于临床影像检查剂量,但单碱基替换频率却是地面对照组的5倍。这种差异凸显太空环境中的多重应激因素(微重力、辐射、流体改变)协同作用的特殊性。
加州大学圣地亚哥分校的卡特里娜·贾米森教授指出:"太空实验倒逼我们在地面开展更严谨的科学研究。"研究揭示的线粒体应激、ADAR1p150 RNA编辑减少、端粒复制机制下调等分子特征,为理解太空飞行对免疫稳态和癌症监控的影响提供了机制证据。
这项研究不仅为航天医学提供防护思路,更将国际空间站转化为衰老研究的加速实验室。通过空间环境压缩干细胞老化时间轴,科学家能更快验证抗衰老干预手段,这对地球医学发展同样具有重要价值。
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