Космические полеты ускоряют старение стволовых клеток человека

Исследователи из Института стволовых клеток Санфорда Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что космические полеты ускоряют старение гемопоэтических стволовых и прогениторных клеток (HSPCs), жизненно важных для здоровья крови и иммунной системы.

В исследовании, опубликованном в Cell Stem Cell, команда использовала автоматизированные системы нанобиореакторов с искусственным интеллектом (ИИ) для отслеживания стволовых клеток в четырёх миссиях SpaceX Commercial Resupply Services на Международную космическую станцию (МКС), чтобы отслеживать изменения клеток в реальном времени.

Результаты показывают, что клетки после космического полета:

• Потеряли часть способности производить здоровые новые клетки.
• Стали более склонными к повреждению ДНК.
• Продемонстрировали признаки ускоренного старения на концах хромосом (теломерах).

«Космос — это предельный стресс-тест для человеческого тела», — заявила Катриона Джеймисон, директор Института стволовых клеток Санфорда. Понимание этих изменений важно как для защиты астронавтов в длительных миссиях, так и для моделирования старения человека и таких болезней, как рак, на Земле.

Механизм старения в космосе

Исследование, основанное на данных NASA Twins Study и работах группы Space Omics and Medical Atlas, детально изучило механизмы молекулярного старения на уровне клеток.

С помощью новой платформы «нанобиореакторов» — миниатюрных 3D-биосенсорных систем, позволяющих культивировать и отслеживать клетки в космосе, — были получены следующие результаты:

• HSPCs, подвергшиеся воздействию космоса в течение 32–45 дней, показали характерные признаки старения.
• Клетки стали гиперактивными, истощая свои резервы и теряя способность к отдыху и восстановлению.
• Усилились признаки молекулярного износа: повреждение ДНК и укорочение теломер.
• Появились признаки воспаления и стресса в митохондриях, а также активация скрытых участков генома, что может нарушать иммунную функцию и повышать риск заболеваний.

Важно: когда эти клетки позже поместили в молодую, здоровую среду, часть повреждений начала обращаться вспять, что указывает на возможность омоложения.

Значение и перспективы

Результаты подчеркивают необходимость разработки новых контрмер для защиты функции стволовых клеток во время длительных космических миссий и биомаркеров для раннего обнаружения стресс-индуцированного старения.

«Космические эксперименты заставляют делать лучшую науку на Земле», — отметила Джеймисон. — «То, что мы узнали о раке из наших исследований в космосе, абсолютно замечательно».

Исследовательская группа планирует продолжить работу с новыми миссиями на МКС, сосредоточившись на мониторинге молекулярных изменений в реальном времени и поиске фармакологических или генетических контрмер. На сегодня Институт стволовых клеток Санфорда провел 16 миссий на МКС.