研究显示太空飞行会使特定人类干细胞加速衰老,这项发现加深了科学家对太空探索对人体影响的理解。
干细胞普遍存在于人体各部位,具有自我复制和转化为血细胞、脑细胞或骨细胞等特化细胞的能力,用于维持组织修复。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卡特里奥娜·贾米森指出:"在太空环境中,干细胞的功能出现衰退,自我更新和再生能力减弱,这对长期太空任务至关重要。"
这项获得NASA部分资助的研究于2021年末至2023年初通过四次SpaceX国际空间站补给任务完成,相关成果发表在《细胞干细胞》期刊。贾米森强调这是首个在近地轨道实时观察干细胞行为的研究,可为宇航员健康管理提供依据。
研究人员分析了接受髋关节置换手术患者的骨髓干细胞。这些与免疫系统和血液健康密切相关的干细胞被放置在无菌海绵基质中,置于特制的手机大小生物反应器内。空间站的人工智能系统实时监测细胞状态。
"我们的干细胞在正常情况下应有80%时间处于休眠状态以保持功能,但在太空环境中,微重力和宇宙辐射导致其持续活跃,最终功能衰竭。"贾米森解释称,这些过度活跃的干细胞耗尽能量储备,表现出加速衰老特征,其生成新细胞的能力减弱,并激活了DNA中通常隐藏的重复序列区域(即"暗基因组")。
研究显示,这些承受太空压力的干细胞激活了古老逆转录病毒序列(占人类DNA的55%),导致进入衰老危机。这种现象与贾米森在前期白血病患者体内观察到的干细胞压力反应相似。作为参与过九次太空干细胞研究的专家,她正计划开发针对"暗基因组"激活的临床试验药物。
初步数据显示,宇航员返回地球后干细胞功能可在约一年内恢复。这项发现不仅对太空医学具有重要意义,也为癌症患者干细胞损伤机制研究提供了新工具。加州大学Cedars-Sinai医学中心干细胞生物学家阿伦·夏尔马指出,该研究揭示了辐射和微重力对干细胞系统的潜在破坏,为开发延缓衰老疗法提供了方向。
奥克兰大学路易斯·维拉-迪亚斯教授认为,虽然太空研究揭示了干细胞功能衰退的明确证据,但这也为开发应对策略指明了方向。瑞典乌普萨拉大学埃琳娜·科兹洛娃教授补充道,不同类型的干细胞在太空环境可能呈现不同反应,其团队在早期发育干细胞实验中观察到了生长相关基因的激活现象。
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