太空环境会使某些人类干细胞加速衰老,这项新发现加深了科学家对太空探索对人体影响的理解。
干细胞在人体各处广泛存在,具有自我增殖和转化为血细胞、脑细胞或骨细胞等专门细胞的能力,负责组织维持和修复。桑福德干细胞研究所所长兼加州大学圣地亚哥分校医学院教授Catriona Jamieson指出:"在太空环境中,干细胞的功能出现衰退,其自我更新和再生能力显著减弱,这对长期太空任务而言是重要发现。"
这项由NASA部分资助的研究,通过SpaceX在2021年末至2023年初执行的四次国际空间站补给任务完成。研究人员将髋关节置换手术患者捐赠的骨髓干细胞置于手机尺寸的生物反应器中,借助人工智能系统实时监测微重力环境下的细胞状态。这些干细胞直接影响免疫系统和血液健康。
研究揭示出令人担忧的现象:正常情况下干细胞应有80%时间处于休眠状态以保持功能,但在太空环境中却持续活跃。Jamieson解释说:"这些干细胞持续觉醒导致功能性衰竭,它们消耗能量储备,出现加速老化迹象,并激活了通常沉默的DNA重复序列,即所谓的'暗基因组'。"
持续45天的太空实验显示,活跃的干细胞加速产生逆转录病毒元件——这些古病毒基因占人类DNA的55%,其激活使干细胞陷入应激危机。这种现象类似于Jamieson在前期白血病研究中观察到的细胞异常,为开发抗衰老药物提供了新方向。
加州希德斯西奈医疗中心干细胞生物学家Arun Sharma指出,该发现警示长期太空任务可能削弱宇航员的血液和免疫系统。密歇根奥克兰大学Luis Villa-Diaz教授强调,这项研究为应对太空环境对干细胞的影响提供了明确方向,相关成果也将推动地球医学发展。
值得注意的是,瑞典乌普萨拉大学Elena Kozlova的研究显示,早期发育干细胞在特定条件下可能呈现年轻化趋势。这表明太空环境对不同干细胞群体可能产生相反影响。
研究还发现,当宇航员返回地球后,干细胞的衰老效应约需一年时间恢复。该成果不仅为太空任务健康管理提供依据,也为癌症患者干细胞损伤研究带来突破性工具。
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