“太空是对人体的终极压力测试，”加利福尼亚大学圣地亚哥分校Sanford干细胞研究所主任Catriona Jamieson表示。正如新研究揭示的那样，这种压力在维持血液和免疫系统的造血干细胞和祖细胞（HSPCs）上留下分子级印记，加速其衰老并削弱再生能力。
在NASA资助的四次任务中，AI驱动的纳米生物反应系统在国际空间站培养人类HSPCs达32至45天。搭载于Space Tango CubeLabs的生物传感平台模拟生理条件，通过共聚焦显微镜每日记录荧光细胞周期报告基因。结果显示，太空飞行的HSPCs呈现显著变化：细胞周期加速、静息态丧失，以及返回地球后集落形成能力降低。
全基因组测序（90×覆盖度）显示太空样本出现端粒侵蚀——染色体末端渐进性丢失这一细胞衰老标志。该结果与NASA双胞胎研究中观察到的端粒动态变化存在关联性：先前研究发现太空飞行期间端粒暂时延长，返回地球后急剧缩短，而此次研究首次量化了净端粒损失。基因集富集分析进一步证实端粒维持通路下调，佐证基因组不稳定性的存在。
线粒体应激成为显著特征。RNA测序显示线粒体相关通路广泛激活，太空暴露细胞的线粒体DNA拷贝数增加。这些变化与宇航员外周血中观察到的氧化应激反应一致，且被证实是干细胞衰老的关键因素。在近地轨道特殊的辐射环境中，银河宇宙射线与捕获质子使国际空间站每日接收0.3–0.4毫西弗辐射剂量（约为地球背景电离辐射的数百倍），产生大量活性氧和氮物种，造成DNA、蛋白质及脂质损伤。辐射与微重力的协同作用可能加剧氧化应激（Oxidative Stress and Damage）过程。
最具启示性的分子印记之一是单碱基C→T替换增加，这是APOBEC3胞苷脱氨酶的突变特征。太空样本中APOBEC3A和APOBEC3C过表达，这些酶的失调可引发癌前突变。同时，ADAR1酶的RNA编辑p150亚型（对HSPC自我更新至关重要）表达下降，全基因组A→I RNA编辑水平降低。这种碱基脱氨酶失衡已被证实与地面癌症中的免疫逃逸和恶性转化相关。
基因组紊乱还扩展到重复DNA序列。长散在核元件（LINEs，特别是L1ME3A）在返回地球后的细胞中表达下调，这与APOBEC介导的限制机制一致。此类逆转座子调控改变此前已被关联到衰老与肿瘤发生。
从机制层面看，这些结果与数十年来的太空生物学研究相呼应：微重力破坏细胞骨架结构、染色质组织和基因表达。在HSPCs中，失重环境下静息态丧失和增殖加速复制了骨髓微环境中“战斗或逃跑”应激反应，可能通过神经调节基因突变介导。
值得注意的是，部分损伤具有可逆性。当太空飞行的HSPCs被移植到年轻健康微环境中时，其部分功能开始恢复，表明通过药理、基因或环境干预可逆转衰老干细胞。这一发现不仅对宇航员长期任务健康保障至关重要，也为地球年龄相关血液功能衰退治疗提供新思路。
该研究延续了NASA双胞胎研究的多组学全景分析（聚焦一年任务期间的基因表达、免疫功能及端粒动态变化），其中部分变化在返回地球后持续数月。通过聚焦临床关键的单一干细胞群体，并将实时AI监测与深度基因组分析结合，加州大学圣地亚哥分校团队搭建起连接宇航员系统生理与分子衰老通路的机制桥梁。
随着商业航天发展及未来深空任务进入磁层外宇宙射线剂量可能达到每日0.4–1.1毫西弗的区域（取决于太阳活动），理解和应对这些细胞级风险将至关重要。ISSCOR项目的纳米生物反应器策略既可作为风险预测平台，也为在轨测试辐射防护药物和基因表达调节剂等抗衰老措施提供了极端环境实验室。
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