加州大学圣地亚哥分校科学家发现,太空旅行会加速人体造血干细胞和祖细胞(HSPCs)的衰老过程。这些细胞对于维持血液和免疫健康至关重要。
根据发表在《Cell Stem Cell》的研究,研究团队在四次SpaceX空间站补给任务中部署了自动化AI驱动的纳米生物反应器系统。实验显示,太空飞行后细胞表现出:生成健康新细胞的能力减弱、DNA损伤易感性增加、染色体端粒衰老加速等特征。
基于NASA双胞胎研究的突破
"太空是人体的终极压力测试,"桑福德干细胞研究所主任Catriona Jamieson教授指出,"微重力和宇宙辐射等太空压力源会加速血液干细胞的分子衰老。这些发现不仅指导长期太空任务的宇航员防护,还为地球衰老和癌症研究提供模型。"
此前的NASA双胞胎研究跟踪了Scott Kelly宇航员在空间站340天任务期间的变化。研究发现基因表达、端粒长度、免疫功能和肠道微生物组出现改变,其中部分变化在返回地球后持续存在。
太空环境诱导干细胞衰老特征
研究团队与Space Tango生物公司开发的纳米生物反应器系统,实现了空间环境下干细胞培养和AI成像追踪。实验表明暴露32-45天太空环境的HSPCs出现以下衰老特征:
- 干细胞过度活跃导致再生储备耗竭
- 生成健康细胞能力下降
- DNA损伤和端粒缩短等分子磨损迹象增加
- 线粒体炎症和基因组稳定性丧失
研究显示这些太空暴露的干细胞在移植到年轻环境后出现部分损伤逆转,提示通过干预可能实现细胞再生。
航天研究推动地球医学发展
该团队计划通过更多空间站任务和宇航员研究扩展工作,重点包括:
- 干细胞分子变化实时监测
- 药物和基因干预措施测试
"太空实验的复杂性提升了地球科学研究水平,"Jamieson教授表示,"我们在空间癌症研究中获得的发现非常显著。"相关成果发表于《Cell Stem Cell》(2025;32(9):1403-1420.e8,DOI: 10.1016/j.stem.2025.07.013)。
参考文献:
Pham J, Isquith J, Balaian L, et al. Nanobioreactor detection of space-associated hematopoietic stem and progenitor cell aging. Cell Stem Cell. 2025;32(9):1403-1420.e8.
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