人类干细胞在轨道运行后显示出加速衰老的迹象,这项新研究发表于《细胞干细胞》期刊。该发现加深了对长期太空旅行生物损耗的担忧,并凸显了随着登月和火星任务日益临近,采取应对措施的迫切性。
太空中的干细胞揭示远超预期的生物衰老
加州大学圣地亚哥分校(UCSD)研究人员开展的实验,将人类造血干细胞和祖细胞送入国际空间站(ISS)停留32至45天。这些细胞负责血液生成并维持免疫系统。当样本返回地球后,研究者观察到其行为出现显著紊乱:干细胞能量储备消耗过快、难以恢复静息状态,且通常处于休眠状态的重复DNA元件活性增强。
这些细胞表现得如同提前衰老。在微重力环境下,调控细胞代谢和休眠的正常信号被破坏。该环境在数周内模拟了地球环境下数年的损耗,表明太空旅行会加速血液和免疫系统的细胞老化。此类发现对持续数月甚至数年的未来任务尤为令人警觉,因为人体再生能力可能遭受严重损害。
太空暴露干细胞中发现深层基因组损伤与应激信号
这项发表于《细胞干细胞》期刊的研究,提供了迄今最详尽的干细胞对微重力和太空辐射反应的观察。值得注意的是,研究者发现基因组中通常被沉默区域——即重复元件——的活性上升,这些区域是古老病毒插入的残余片段。这些区域活跃度增加是极端细胞应激的常见生物信号。
研究人员还观察到线粒体行为、与炎症相关的基因表达以及端粒长度的变化——端粒是染色体末端随年龄增长而缩短的保护帽。端粒缩短伴随炎症迹象及与衰老相关的突变模式,支持了干细胞在轨道中经历快速生物老化的观点。部分检测到的突变与克隆性造血相关,这是血液癌症和心血管疾病的前兆。
健康地球环境下衰老迹象可逆转
研究结果中存在积极一面:当太空暴露细胞返回年轻健康的支撑环境后,许多损害效应部分逆转。细胞恢复了部分自我更新能力,应激相关基因活性开始回归基线。这一发现为开发帮助宇航员维持任务期间细胞健康的潜在疗法或干预措施打开了大门。
这也凸显了飞行前筛查的价值,可识别对太空细胞应激更具韧性的个体。部分效应的可逆性带来了希望:未来或许可通过靶向药物或基因编辑工具,在前往火星及更远的长期任务中维持干细胞功能。
既往宇航员健康数据佐证新发现
这些结果与早期研究高度吻合,包括监测宇航员斯科特·凯利在国际空间站一年任务期间遗传和生理变化的NASA双胞胎研究。凯利身体中观察到的许多分子变化——如免疫功能改变、基因表达及端粒动态——与本干细胞研究中发现的相同应激标志物相呼应。
此外,太空组学与医学图谱(一项汇编宇航员生物数据的多任务数据库)的数据显示出相同的炎症模式、线粒体应激和基因组不稳定性。综合这些发现形成了日益广泛的共识:微重力和宇宙辐射对人类生物学构成真实且累积性的风险。
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