NASA: Komórki macierzyste starzeją się szybciej w kosmosie – Implikacje dla astronautów i medycyny

Nowa granica ludzkiej eksploracji głębokiego kosmosu wymaga dogłębnego zrozumienia adaptacji fizjologicznych niezbędnych do długotrwałych misji. Przełomowe badanie, częściowo finansowane przez NASA i opublikowane w Cell Stem Cell, ujawniło kluczowe wyzwanie: ludzkie komórki macierzyste wykazują przyspieszone starzenie się w warunkach lotów kosmicznych. Odkrycie to ma głębokie konsekwencje nie tylko dla ochrony zdrowia astronautów podczas długotrwałych podróży, ale także dla poszerzenia naszej wiedzy na temat starzenia się i chorób na Ziemi.

• Ludzkie komórki macierzyste wykazują spadek funkcji na niskiej orbicie okołoziemskiej.
• W mikrograwitacji i pod wpływem promieniowania kosmicznego stają się nadaktywne.
• Ta nadaktywność szybko wyczerpuje ich rezerwy energetyczne.
• Prowadzi to do zmniejszonej zdolności do samoodnowy i regeneracji.
• Aktywacja uśpionych sekwencji genetycznych, tzw. „ciemnego genomu”, przyczynia się do stresu komórkowego i przyspieszonego starzenia.

Badania, prowadzone przez dr Catrionę Jamieson, dyrektor Sanford Stem Cell Institute na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego School of Medicine, szczegółowo opisują, w jaki sposób same komórki odpowiedzialne za utrzymanie i naprawę organizmu – komórki macierzyste – znacząco tracą funkcje, gdy są narażone na warunki niskiej orbity okołoziemskiej. Zazwyczaj uśpione, te niezbędne komórki stają się nadaktywne w mikrograwitacji i pod wpływem promieniowania kosmicznego, szybko wyczerpując swoje rezerwy energetyczne. To wyczerpanie objawia się zmniejszoną zdolnością do samoodnowy i regeneracji, co jest kluczowym odkryciem dla długoterminowych przedsięwzięć kosmicznych. Ponadto, badanie zaobserwowało aktywację normalnie uśpionych sekwencji genetycznych, często nazywanych „ciemnym genomem” lub elementami powtarzającymi się, które przyczyniają się do tego stresu komórkowego i przyspieszonego procesu starzenia.

Innowacyjna Metodologia i Kluczowe Odkrycia

Badanie przeprowadzono podczas czterech misji zaopatrzeniowych na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS), obsługiwanych przez SpaceX w latach 2021-2023. Naukowcy zastosowali innowacyjne podejście, wykorzystując bioreaktory wielkości telefonu komórkowego do przechowywania i monitorowania w czasie rzeczywistym darowanych komórek macierzystych szpiku kostnego od pacjentów po operacjach wymiany stawu biodrowego. Wbudowany system sztucznej inteligencji nieustannie śledził stan komórek, ujawniając ich utrzymującą się nadaktywność. Dr Jamieson zauważyła, że ta reakcja na stres jest uderzająco podobna do wzorców obserwowanych u pacjentów z zaburzeniami przedbiałaczkowymi, gdzie komórki macierzyste również wykazują oznaki kryzysu i szybkiego starzenia się.

Implikacje dla zdrowia astronautów są znaczące. Długotrwałe narażenie na środowisko kosmiczne może osłabić kluczowe systemy w ludzkim ciele. Jak zauważa Arun Sharma, biolog komórek macierzystych z Cedars-Sinai Medical Center, takie odkrycia sugerują, że długotrwałe misje mogą prowadzić do osłabienia układu krwionośnego i odpornościowego, zwiększając tym samym ryzyko zdrowotne. Luis Villa-Diaz, adiunkt na Uniwersytecie Oakland, dodatkowo podkreśla, że choć te odkrycia uwypuklają potencjalne słabości, wskazują również jasne kierunki dla opracowania środków zaradczych chroniących astronautów.

Podwójny Wpływ: Eksploracja Kosmosu i Medycyna Ziemska

Poza podróżami kosmicznymi, badania te oferują cenne spojrzenie na podstawowe procesy biologiczne. Podobieństwa między stresem komórek macierzystych wywołanym lotem kosmicznym a stanami takimi jak białaczka podkreślają potencjał zastosowań interdyscyplinarnych. Dr Jamieson uważa, że to narzędzie może przyspieszyć badania nad rakiem, oferując nowe drogi do zrozumienia i interwencji w starzenie się i dysfunkcję komórkową na Ziemi. Wstępne wyniki trwających badań dają również promyk nadziei, wskazując, że komórki macierzyste mogą odzyskać sprawność po przyspieszonym starzeniu po powrocie astronauty na Ziemię, choć proces rekonwalescencji może trwać około roku.

Chociaż to badanie dostarcza przekonujących dowodów na starzenie się komórek macierzystych w kosmosie, dziedzina ta stale ewoluuje. Elena Kozlova, profesor z Uniwersytetu w Uppsali w Szwecji, podkreśla, że nie wszystkie typy komórek macierzystych reagują jednolicie na środowisko kosmiczne. Jej własne badania nad wczesnorozwojowymi komórkami macierzystymi w mikrograwitacji wykazały wzrost genów związanych ze wzrostem, sugerując, że w określonych warunkach lot kosmiczny może nawet sprzyjać bardziej młodzieńczemu stanowi w niektórych populacjach komórek. Ta niuansowa perspektywa wzmacnia złożoność ludzkich reakcji fizjologicznych na kosmos i potrzebę kontynuacji zróżnicowanych badań. Planowane są już przyszłe badania w celu zbadania praktycznych środków zaradczych, w tym potencjalnych leków i narzędzi predykcyjnych do oceny indywidualnej odporności na trudy lotów kosmicznych.

newsblog.pl