Стволовые клетки человека становятся более активными в космосе: почему это плохая новость
Длительные космические путешествия человека по Солнечной системе, а тем более за ее пределы, похоже придется отложить. Новое исследование показало, что стволовые клетки человеческого организма, которые участвуют в процессе восстановления органов и тканей, изнашиваются и стареют гораздо быстрее в условиях космоса.
Как пишет издание Live Science, исследователи использовали искусственный интеллект (ИИ) для отслеживания изменений в стволовых клетках, доставленных на Международную космическую станцию (МКС) в ходе грузовой миссий SpaceX. Их работа показала, что в космосе стволовые клетки частично потеряли способность генерировать новые клетки, стали более восприимчивыми к повреждениям ДНК и начали быстрее стареть.
Результаты исследования, которые были опубликованы 4 сентября в научном журнале Cell Stem Cell, были основаны на предыдущих работах в области космического здравоохранения. Эти работы отмечали сложности длительного пребывания людей в космосе. Именно такие сложности человечеству придется преодолеть, если оно хочет колонизировать другие планеты, такие как Марс.
"Космос – это настоящее испытание на прочность для человеческого организма", – заявила соавтор исследования Катриона Джеймисон, директор Института стволовых клеток Сенфорда и профессор медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего. Полученные ее командой результаты являются критически важными, поскольку они показывают, что стрессоры космоса, такие как микрогравитация и космическое галактическое излучение, могут ускорить молекулярное старение стволовых клеток крови.
Человеческий организм не создан для космоса и с этим трудно спорить. Там, наверху, наш вид подвергается совсем другим воздействиям окружающей среды. Например, практически полностью исчезает гравитация, к которой идеально приспособлено наше тело. А еще живые организмы в космосе сталкиваются с мельчайшими субатомными частицами, которые мчатся сквозь пространство и создают космическое излучение.
Предыдущие исследования документально подтвердили, что люди имеют различные неблагоприятные последствия для здоровья в космосе из-за этих двух факторов. Например, исследование 2022 года показало, что астронавты, которые провели на орбите более шести месяцев, затем десятилетиями страдают от потери костной массы. И ученые даже предположили, что колонизация Марса может потребовать некоторой корректировки ДНК, чтобы наши организмы могли справиться с жизнью вдали от привычных условий родной планеты.
В новом исследовании ученые обратили внимание на гемопоэтические стволовые клетки и прогениторные клетки (HSPC). Они регулируют здоровье иммунной системы и иммунный ответ на раковые клетки. Предыдущие исследования показали, что влияние микрогравитации может вызвать иммунные и метаболические изменения, но они ничего не говорили о том, как пребывание в космосе влияет на молекулярную целостность и функциональную способность HSPC, говорится в исследовании.
Для новой работы исследователи получили человеческие клетки из костного мозга пациентов, которые проходят эндопротезирование тазобедренного сустава и которые дали согласие на участие в исследовании. Из их материала вырастили новые клетки в нанобиореакторе – аппарате, который может способствовать биологическим реакциям. Исследователи проводили свой эксперимент на Земле и в ходе четырех миссий на МКС.
Используя инструменты визуализации на основе искусственного интеллекта для мониторинга активности клеток, ученые заметили, что изменения клеток в образцах, полученных из космоса, были аналогичны изменениям, которые наблюдаются при нормальном старении клеток на Земле, но происходили ускоренными темпами. Например, клетки были более активными, чем обычно, и теряли способность к отдыху и восстановлению. Согласно исследованию, ученые также наблюдали повышенную активность в части "темного генома" – малоизученных областях генома, связанных с реакцией на стресс и старением.
Хотя результаты исследования рисуют зловещую картину для длительных космических путешествий, они дали и некоторые положительные выводы. Повреждения, наблюдаемые в клетках, начали восстанавливаться после помещения их в среду молодых здоровых тканей. Согласно заявлению, это восстановление предполагает возможность омоложения стареющих клеток.
Изменения в клетках и ускоренное старение, зафиксированные в новом исследовании, могут помочь исследователям изобрести способы лучше защищать астронавтов в космосе, и даже людей, которые стареют в обычных условиях Земли. "Понимание этих изменений не только помогает нам защитить астронавтов во время длительных миссий, но и помогает нам моделировать старение человека и такие заболевания, как рак здесь, на Земле", – сказала Джеймисон. По ее словам, это знание может быть чрезвычайно важным в начале новой эры коммерческих космических полетов и исследований на низкой околоземной орбите.
Ранее OBOZ.UA рассказывал, как употребление заменителей сахара может быть связано с преждевременным старением мозга.
Подписывайтесь на каналы OBOZ.UA в Telegram и Viber, чтобы быть в курсе последних событий.