研究人员发现太空飞行会使特定人类干细胞加速衰老,这项突破性研究加深了科学家对太空探索对人体影响的理解。
干细胞广泛存在于人体各部位,具有自我复制能力或转化为其他特化细胞(如血细胞、脑细胞或骨细胞)的特性,用于维持和修复机体功能。该研究首席作者、加州大学圣地亚哥医学院桑福德干细胞研究所主任卡特里娜·贾米森表示:“在太空中,干细胞功能出现衰退,它们的自我更新和再生能力减弱,这对长期太空任务至关重要。”
这项由NASA部分资助的研究,通过SpaceX 2021年底至2023年初执行的四次国际空间站补给任务完成。研究成果发表于《细胞干细胞》期刊,首次实时观测了低地轨道环境中干细胞的行为变化。研究团队开发了手机大小的生物反应器,配备人工智能监测系统,对髋关节置换手术患者捐献的骨髓干细胞进行持续监测。这些与免疫系统和血液健康直接相关的干细胞,在微重力和宇宙辐射环境中出现异常激活现象。
贾米森解释道:“正常情况下我们的干细胞应保持80%的休眠状态以维持完整功能,但在太空中它们持续活跃,导致功能性衰竭。”研究显示,这些过度活跃的干细胞在长达45天的太空飞行中过早消耗能量储备,表现出加速衰老特征。其细胞再生能力下降的同时,还激活了通常处于休眠状态的DNA重复序列(即“暗基因组”)。这些远古逆转录病毒序列占据人类DNA的55%,在极端压力下会被唤醒,导致干细胞进入衰变循环。
这种现象与贾米森在临床中观察到的前白血病患者细胞变化相似。研究团队正着手开发应对措施,利用生物反应器作为干细胞健康的“数字孪生”预测不同宇航员的适应能力。值得注意的是,初步研究显示干细胞在返回地球后约需一年时间恢复,这对癌症患者治疗也具有启示意义,因其干细胞损伤机制与该研究发现高度相似。
多位未参与研究的专家指出,该成果为太空医学和衰老研究提供了关键依据。加州大学洛杉矶分校干细胞生物学家阿伦·夏尔马认为这可能帮助开发延缓衰老的新疗法,密歇根奥克兰大学路易斯·比拉-迪亚兹教授则强调该发现将推动地球医学进步。不过瑞典乌普萨拉大学埃琳娜·科兹洛娃教授提出不同观察:她在微重力火箭实验中发现早期发育干细胞的促生长基因呈现激活状态,提示特定条件下太空环境可能反而促进细胞年轻化。
目前研究团队正在筹备针对“暗基因组”活动的药物临床试验,同时继续完善太空干细胞监测技术,为深空探索和地球医学发展提供双重助力。
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