科学家发现太空旅行会加速人体造血干细胞和祖细胞(HSPCs)的衰老过程,这些细胞对维持血液和免疫健康至关重要。
加利福尼亚大学圣地亚哥分校(UC San Diego)的研究人员在《细胞干细胞》期刊发表的研究显示,太空飞行后的细胞表现出生成新细胞能力下降、DNA损伤易感性增加以及染色体末端老化加速等特征,这些是细胞衰老加速的明确指标。
研究团队通过四次SpaceX补给任务,将自动化人工智能(AI)驱动的纳米生物反应器系统部署至国际空间站(ISS)。这项技术使得在太空环境中培养人体干细胞并利用AI成像工具追踪其行为成为可能。
"太空是人体的终极压力测试,"桑福德干细胞研究所(SSCI)主任凯瑟琳·贾米森博士指出,"这些发现具有关键意义,因为微重力和宇宙辐射等太空压力源会加速血液干细胞的分子衰老。这对保护长期太空任务中的宇航员健康至关重要,同时也能帮助我们建立地球衰老模型和癌症等疾病研究。"
该研究建立在NASA双胞胎研究的基础上。此前研究发现宇航员斯科特·凯利在国际空间站停留340天后,其基因表达、端粒长度、免疫功能和肠道微生物组都发生了变化。虽然部分改变在返回地球后恢复,但包括基因表达紊乱和短端粒增加等变化持续存在。
研究人员与生物技术公司Space Tango合作开发的新型纳米生物反应器平台,使科学家首次在太空环境中观察到人类HSPCs的老化特征。暴露于32至45天太空环境的细胞表现出异常活跃状态,导致干细胞再生必需的静息恢复能力丧失。细胞的DNA损伤和端粒缩短等老化分子标志显著增加,同时线粒体出现炎症和应激反应。
值得注意的是,当这些暴露过太空的干细胞被置于年轻健康的环境中时,部分损伤开始逆转。这一发现表明通过适当的干预措施,可能实现衰老细胞的再生修复。
研究团队计划通过更多国际空间站任务和宇航员研究扩展该成果。未来的研究将侧重于实时监测干细胞的分子变化,并测试潜在的药物或基因干预手段,以保障太空和地球人类健康。
"太空实验的复杂性促使我们在地面研究更精益求精,"贾米森教授表示,"空间研究加速了地球技术进步,使基于地面的研究更易开展且更贴近人类健康需求。我们在太空癌症研究中取得的发现堪称卓越。"
参考文献:Pham J, Isquith J, Balaian L等. 纳米生物反应器检测太空相关造血干细胞衰老. 细胞干细胞. 2025;32(9):1403-1420.e8. DOI:10.1016/j.stem.2025.07.013
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