Podróże w kosmos są brutalne dla organizmu.
Loty kosmiczne mogą powodować utratę gęstości kości astronautów, obrzęk nerwów mózgowych i ocznych, a także zmianę ekspresji ich genów. Badania sugerują, że spędzanie czasu w kosmosie jest podobne do przyspieszonego starzenia się.
Pionierskie badanie NASA dotyczące braci bliźniaków astronautów Marka i Scotta Kelly’ego śledziło oznaki starzenia się u obu mężczyzn, podczas gdy Mark pozostał na Ziemi, a Scott spędził 340 dni w kosmosie.
Niektóre zmiany w ciele Scotta – takie jak uszkodzenia DNA, obniżone funkcje poznawcze i skracanie się telomerów, które chronią chromosomy – utrzymywały się nawet po sześciu miesiącach, zgodnie z przełomowym „badaniem bliźniąt” z 2019 roku, opublikowanym w czasopiśmie Science.
Teraz, badanie opublikowane w czwartek w czasopiśmie Cell Stem Cell, przedstawia nowe odkrycie – komórki macierzyste również wykazują oznaki starzenia się podczas stresu związanego z lotem kosmicznym.
W rzeczywistości starzeją się „dziesięć razy szybciej w kosmosie niż na Ziemi” – powiedziała dr Catriona Jamieson, dyrektor Sanford Stem Cell Institute na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego, główna autorka badania.
Komórki macierzyste to specjalne komórki, które mogą rozwijać się w różne rodzaje tkanek. Starzenie się komórek macierzystych jest potencjalnie niepokojące, ponieważ zmniejsza naturalną zdolność organizmu do naprawy tkanek i narządów, co może prowadzić do przewlekłych, związanych z wiekiem schorzeń, takich jak rak, choroby neurodegeneracyjne i problemy z sercem.
Nowe badanie pojawia się w czasie, gdy rośnie zainteresowanie lotami kosmicznymi. Rządy planują długoterminowe misje na Księżyc, a prywatne firmy wysyłają w kosmos konsumentów i celebrytów. Zrozumienie związanych z tym zagrożeń dla zdrowia jest ważne dla zwiększenia bezpieczeństwa podróży kosmicznych. A przyspieszenie starzenia się komórek może również pomóc badaczom lepiej zrozumieć, jak procesy biologiczne zachodzą, wolniej, tutaj na Ziemi.
Naukowcy pobrali komórki macierzyste ze szpiku kostnego, który został oddany przez osoby poddane operacji wymiany stawu biodrowego. Komórki te zostały umieszczone w „nanobioreaktorach”, które są w zasadzie małymi, przezroczystymi workami na krew, nie większymi niż iPhone, gdzie mogły zachodzić procesy biologiczne. Nanobioreaktory umieszczono w pudełku zbudowanym do monitorowania komórek, nazwanym CubeLab.
Każda próbka pacjenta została podzielona na dwa CubeLaby, z których jeden był przeznaczony do wysłania w kosmos, podczas gdy drugi pozostał na Ziemi.
Paczki przeznaczone do kosmosu zostały wysłane podczas czterech komercyjnych misji zaopatrzeniowych SpaceX na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Łącznie próbki spędziły od 32 do 45 dni na statkach kosmicznych SpaceX, co dało komórkom ponad miesiąc w mikrograwitacji, czyli stanie nieważkości doświadczanym na orbicie. Naukowcy wykorzystali komórki w konfiguracjach CubeLab na Ziemi do porównania.
CubeLab monitorował komórki podczas ich podróży i pobytu na Ziemi, wykonując codziennie ich zdjęcia pod mikroskopem. Gdy komórki macierzyste, które podróżowały w kosmosie, wróciły na Ziemię, naukowcy porównali te próbki z ich „kontrolami naziemnymi” poprzez sekwencjonowanie ich genomów i przeprowadzenie innych testów.
Naukowcy zbadali siedem cech starzenia się w komórkach macierzystych i znaleźli wyraźne oznaki starzenia się w tych, które udały się w kosmos, w tym silniejsze sygnały zapalne i mniejsze utrzymanie telomerów – ochronnych końców chromosomów, które zapobiegają pęknięciom DNA. Zaobserwowali również wzrost niestabilności genomowej, czyli wzrost błędów replikacji w kodzie genetycznym, co może prowadzić do mutacji.
„To prawdopodobnie najbardziej dogłębne badanie, jakie widziałem, dotyczące niektórych sygnatur mutacyjnych lotów kosmicznych” – powiedział Christopher Mason, genetyk z Weill Cornell Medicine w Nowym Jorku, który był autorem badania bliźniąt, ale nie był zaangażowany w nowe badania. „To zdecydowanie dowód na pewne starzenie się.”
Stwierdził, że praca Jamieson „opiera się na tym, co jego zespół odkrył podczas badania bliźniąt Kelly, a następnie znacznie to rozszerza”, w tym na fakcie, że lot kosmiczny wywołuje szybką odpowiedź immunologiczną na poziomie molekularnym.
Nowe badania mogą ostatecznie pomóc naukowcom w opracowaniu przyszłych terapii, które mogłyby przynieść korzyści zarówno astronautom, jak i ludziom, którzy pragną pozostać mocno osadzeni na Ziemi, poprzez identyfikację nowych mechanizmów chorób związanych z wiekiem, powiedziała Jamieson. Choroby te stają się coraz bardziej powszechne, ponieważ populacja świata starzeje się, a wskaźniki urodzeń spadają.
„Przewidywanie, zapobieganie i odwracanie starzenia się komórek macierzystych w warunkach stresu lub zapalenia to kierunek, w którym zmierzamy” – powiedziała Jamieson.
