研究显示,太空旅行会加速人体干细胞的衰老过程。美国科学家发现,太空飞行会导致与血液和免疫系统健康"至关重要"的细胞出现衰老迹象。
这项发表在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)期刊的研究揭示,太空环境引发的压力可能增加星际长期旅行者患病风险。来自加州大学圣地亚哥分校桑福德干细胞研究所的研究团队,在四次SpaceX货运补给任务中使用自动化AI驱动的干细胞追踪"纳米生物反应器"系统,实现了对国际空间站(ISS)上干细胞变化的实时监测。
研究结果显示,人类造血干细胞和祖细胞(HSPCs)在太空飞行后出现多项衰老特征:细胞再生能力下降、DNA损伤增加,以及染色体端粒加速缩短。这些细胞在维持血液系统健康方面发挥关键作用。
桑福德干细胞研究所主任Catriona Jamieson教授指出:"太空是人体的终极压力测试。这些发现至关重要,因为太空环境中的微重力和宇宙辐射会加速血液干细胞的分子衰老。这种认知不仅有助于保护长期太空任务中的宇航员,还能帮助我们在地球研究人类衰老和癌症等疾病。"
NASA此前的双胞胎研究已发现太空环境会影响端粒长度。该研究追踪了Scott Kelly在国际空间站停留340天期间的生理变化,发现其基因表达、端粒长度和肠道微生物组均发生改变。虽然部分变化在返回地球后恢复,但仍有如端粒缩短等持续性改变。
最新研究建立在双胞胎研究和空间组学医学图谱(SOMA)44篇研究成果基础上。通过聚焦HSPCs,首次在细胞层面详细揭示太空引发的分子衰老机制。研究人员开发的纳米生物反应器平台,采用微型3D生物传感系统和AI影像工具,使太空环境下的人类干细胞培养和监测成为可能。
实验数据显示,暴露在太空环境32-45天的HSPCs表现出衰老特征:细胞代谢异常活跃导致储备耗尽,再生能力减弱;DNA损伤和端粒缩短等分子磨损迹象加剧;线粒体出现炎症和压力反应,基因组静默区域被异常激活。这些变化会削弱免疫功能并增加疾病风险。
值得注意的是,当将太空暴露后的细胞置于年轻健康环境中时,部分损伤开始逆转,这提示通过适当干预可能实现细胞年轻化。研究团队表示,该发现不仅对航天医学有重要意义,也为地球上的衰老机制和癌症研究提供新视角。
参与研究的Space Tango技术公司总裁Twyman Clements表示:"这项突破性成果得益于CubeLab平台的持续显微观测能力,未来将继续推动相关研究。"目前桑福德研究所已执行16次ISS任务,计划开展更多实时分子监测和防护措施研究。
Jamieson教授强调:"太空实验的高要求反向促进了地面科学研究的进步。我们在太空研究中对癌症的认知取得了惊人突破。"
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