最新研究揭示人类血液干细胞在太空轨道环境下会加速衰老。（来源：Shutterstock）
多年来，医生和科学家持续追踪太空对人类身体的影响。宇航员返航后常出现肌肉萎缩、骨质变薄和免疫系统功能下降等问题。如今，新发现显示问题远比想象复杂：用于生成血液和维持免疫系统的干细胞在轨道环境中会加速衰老。
发表在《细胞干细胞》期刊的研究显示，造血干细胞和祖细胞（HSPCs）在国际空间站的微重力和辐射环境下失去自我更新能力。这些骨髓细胞通常会分化为红细胞、白细胞和血小板。没有它们的正常运作，身体将无法更新老化血液或抵御感染。
加州大学圣地亚哥分校桑福德干细胞研究所主任Catriona Jamieson教授总结道："在太空环境中，干细胞功能出现衰退。它们的自我更新和再生能力显著下降，这对长期太空任务至关重要。"
实验原理揭秘
该研究属于NASA支持的"空间干细胞综合轨道研究"项目。研究人员使用模拟骨髓环境的纳米生物反应器，尺寸约手机大小，内部植入从髋关节置换手术中获取的人类干细胞。
通过荧光报告系统FUCCI2BL实时监测细胞周期活动，反应器装载在CubeLabs微型实验舱内。这些装置通过2021年末至2023年初的四次SpaceX补给任务送入太空。部分干细胞在太空停留长达45天，对照组留在地球实验室。
实验后通过基因测序、表达谱分析和细胞因子检测对比两组样本。
惊人发现：疲惫的干细胞
健康的干细胞约80%时间处于"休眠状态"，这种状态能维持其生成新血细胞的能力。但在轨道环境中，细胞持续活跃导致能量储备快速消耗。返回地球时，这些细胞已出现功能性衰竭。
Jamieson教授解释："干细胞觉醒后无法恢复休眠状态，导致功能性衰竭。这会削弱免疫系统的正常运作。"
测试证实，太空样本的造血干细胞自我更新频率显著低于地球对照组。虽然在年轻支持细胞层上培养部分恢复活力，但在原有骨髓基质上恢复效果微弱，表明干细胞周围环境对其再生能力至关重要。
分子压力与"暗基因组"
太空样本显示端粒缩短（染色体保护帽）、线粒体基因活性和拷贝数减少，能量代谢能力下降。关键自我更新基因ADAR1 p150表达下调，促炎信号分子激增。
更令人担忧的是，研究检测到被称为"暗基因组"的重复DNA序列激活。这些占人类DNA超过50%的序列通常处于沉默状态，压力下会像基因组内的古老病毒残骸般活跃。Jamieson将其比作"死亡螺旋"，类似她观察到的癌前细胞现象。
全基因组测序发现血液生成细胞突变增加，包括可能引发长期免疫功能障碍的克隆性造血突变。APOBEC3等基因编辑酶出现异常调控，这些变化共同描绘出加速的细胞衰老图景。
炎症雪上加霜
细胞因子分析显示太空样本炎症信号显著升高。慢性炎症已知会加速干细胞衰老，表明轨道环境加剧了细胞的衰老进程。支持细胞环境对恢复至关重要：在年轻支持细胞层培养时，太空样本炎症基因下调，保护基因激活；但在原有老化基质上，保护基因活性消失，进一步削弱免疫防御。
这项研究延续了NASA"双胞胎研究"的发现，该研究对比了宇航员Scott Kelly在太空一年与地球双胞胎Mark Kelly的变化，揭示了端粒变化、克隆性造血和免疫系统改变。当前研究从细胞层面证实血液干细胞是这些效应的核心。
恢复窗口期
虽然结果看似严峻，但好消息是初步研究表明宇航员返回地球后干细胞可能恢复活力，这个过程可能需要一年时间。Jamieson团队计划继续测试包括抑制有害基因活动的药物在内的防护措施，他们视生物反应器为预测宇航员适应能力的"干细胞健康替身"。
研究发表后引发学界关注。Cedars-Sinai医学中心的Arun Sharma认为该证据"有力"，有助于开发抗衰老疗法。奥克兰大学Luis Villa-Diaz指出结果虽揭示风险，但也为防护策略指明方向。乌普萨拉大学Elena Kozlova补充道，她的研究显示其他类型干细胞在微重力下有时会激活生长基因，凸显太空生物学的复杂性。
深空探索的启示
随着NASA等机构筹备登月和火星任务，这项研究提出关键问题：若干细胞在轨道环境中衰弱，宇航员可能面临免疫系统衰退、感染风险增加甚至血液癌症隐患。保护人体健康的基本单元，其重要性不亚于飞船辐射防护。
该研究对地球医学同样重要。相似的衰老模式出现在癌症患者和癌前病变人群中。理解如何减缓或逆转这些过程，可能改善血液癌症、年龄相关免疫衰退等疾病的治疗方案。
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