科学家通过AI驱动的纳米生物反应器系统发现,太空飞行会导致人类造血干细胞和祖细胞(HSPCs)加速衰老。这项由加州大学圣地亚哥分校桑福德干细胞研究所团队开展的研究显示,经历32-45天太空飞行的干细胞出现明显衰老特征:生成健康新细胞能力下降、DNA损伤增加、染色体端粒缩短,以及线粒体功能紊乱。研究团队通过SpaceX四次货运补给任务,在国际空间站持续监测干细胞变化。
该发现不仅对宇航员健康防护具有指导意义,更为理解地球上的衰老机制和癌症等年龄相关疾病提供了新模型。研究负责人、医学教授Catriona Jamieson指出:"太空是检验人体极限的终极压力测试场,微重力和宇宙辐射等空间压力源会加速血细胞分子层面的衰老。这种太空衰老模型有助于开发早期衰老检测生物标志物和防护措施。"
研究团队开发的微型3D生物传感纳米反应系统,首次实现了太空环境中干细胞功能的长期维持监测。实验显示,暴露在太空环境中的干细胞出现过度活跃现象,导致储备消耗加快,并激活了基因组沉默区域,这些应激反应可能削弱免疫功能并增加疾病风险。值得注意的是,当将这些细胞置于年轻健康环境时,部分损伤出现逆转迹象,为细胞再生干预提供了新思路。
该研究建立在NASA双胞胎研究基础上,首次在细胞层面揭示了空间环境对造血干细胞的分子影响机制。作为《细胞·干细胞》发表的研究成果,团队提出将开发基于AI的预测技术,用于监测太空和地球环境中干细胞功能衰退。目前该研究所已开展17次国际空间站任务,未来将重点研究实时分子监测和药物遗传干预手段。
研究团队强调:"空间实验的严苛条件推动了地面科学研究的技术进步,我们在太空癌症研究中获得的突破性发现,正转化为地球精准医疗的新方案。"这项研究不仅推动了商业航天时代健康防护技术发展,更为年龄相关疾病的治疗提供了创新模型。
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