Kmenové kmenové buňky vašeho těla, hematopoetické kmenové buňky (HSC), jsou jako manažeři továrny, kteří pracují nejlépe, když jsou klidní a odpočívají. Když však stres zasáhne, jako je infekce nebo zranění, pramení do akce a chrlí imunitní buňky, aby vás bránily. V průběhu času je příliš mnoho stresu opotřebovává, takže je stárne rychleji a ztratí jiskru.
Nyní si představte, že posíláte tyto manažery do vesmíru. Na nízké oběžné dráze Země (LEO) zmizí gravitace, radiační hroty a pravidla biologie ohybu. Studie NASA Twins ukázala, že astronauti vystavení prostoru po dobu téměř roku měli změny v délce telomer, chromozomální inverze/nestabilitu a upregulaci zánětlivých cytokinů.
Zatímco předchozí výzkum ukázal, že mikrogravitace ovlivňuje imunitní systém, co kmenové buňky, které jej staví? Až donedávna nikdo netestoval, jak SpaceFlight ovlivňuje stárnutí a kondici kmenových buněk vytvářejících lidskou krví (HSPC).
Institut pro Stem Cell Cell University of California se tedy spojil s NASA a Space Tango, aby vytvořil centrum integrovaného kosmického kmene buněk (ISSCOR). Studovali dopad prostředí LEO na fitness HSPC před, během a po SpaceFlight ve čtyřech komerčních misích SpaceX Commercial Resupply Services na Mezinárodní kosmickou stanici (ISS).
Pro tuto studii postavili nanobioreaktory kostní dřeně pro sledování HSPC v reálném čase v kubelabech řízených umělou inteligencí. Tato platforma „nanobioreaktoru“, která zahrnuje miniaturizované 3D biosensingové systémy, umožňuje růst lidských kmenových buněk v prostoru. Tyto inteligentní malé systémy používají kamery poháněné AI k sledování buněk v akci a sledují, jak se chovají na oběžné dráze.
Vědci zjistili, že HSPC se vrátily z oběžné dráhy vykazující jasné známky opotřebení: ztratili část své schopnosti produkovat čerstvé, zdravé buňky, stali se zranitelnější vůči poškození DNA a vykazovali roztřepení na koncích jejich chromozomů na těch ochranných uzávěrech známých jako telomery. Všechny tyto změny poukazují na zrychlené stárnutí. Je to jako posílat mladé buňky do vesmíru a získat zpět starší, unavenější verze.
Catriona Jamieson, ředitelka Sanford Stem Cell Institute a profesorka medicíny na UC San Diego School of Medicine, označila prostor za „konečný stresový test pro lidské tělo“. Zdůraznila, že význam nedávných zjištění naznačujících mikrogravitaci a kosmické galaktické záření jsou faktory stárnoucích kmenových buněk.
„Porozumění těmto změnám nejen informuje o tom, jak chráníme astronauty během dlouhodobých misí, ale také nám pomáhá modelovat stárnutí a nemoci, jako je rakovina,“ řekl Jamieson. „To je nezbytné znalosti, když vstupujeme do nové éry komerčního vesmíru a výzkumu na nízké oběžné dráze Země.“
Na základě zjištění ze studie NASA Twins a Space Omics and Medical Atlas Group poskytl tento nový výzkum podrobný mechanický pohled na to, jak prostor spustí molekulární stárnutí.
Po pouhých 32 až 45 dnech ve vesmíru začaly HSPC vykazovat známky předčasného stárnutí. Vědci zjistili, že tyto buňky se staly hyperaktivními, spalovaly prostřednictvím svých energetických rezerv a ztratily schopnost odpočívat, což je klíčová vlastnost pro dlouhodobou regeneraci. Jejich schopnost produkovat zdravé nové buňky klesla, zatímco molekulární poškození se hromadilo: DNA se rozbije, roztřesení telomerů a stresové signály se rozšířily uvnitř jejich mitochondrií, elektráren buňky. Dokonce i obvykle byly zapnuty tiché části genomu, což narušilo buněčnou stabilitu.
Celkově tyto změny napodobují proces stárnutí na Zemi a mohly by oslabit imunitní obranu nebo zvýšit riziko nemoci, což naznačuje, že prostor nejen zpochybňuje tělo; Může urychlit své biologické hodiny.
Jedním z hlavních viníků za stárnutím kmenových buněk v prostoru se zdá být genotoxický stres vyvolaný zvýšenou expozicí do prostředí kosmického záření. Během těchto měsíčních vesmírných misí zaznamenala NASA hladiny záření mezi 7,6 a 10,7 miligray (MGY), zhruba stejná dávka, jakou byste dostali z rutinního lékařského skenování jako CT nebo rentgen. I když by to mohlo znít mírně, i malé dávky kosmického záření mohou vyvolat potíže na buněčné úrovni, zejména v kombinaci s ostatními stresory prostoru.
Je však zajímavé, že když byly tyto buňky exponované prostorem později umístěny do mladého, zdravého prostředí zpět na Zemi, začala se uzdravit některé poškození. Je to pozitivní znak, že se správnými podmínkami nebo intervencemi by se dokonce i stárnoucí buňky mohly odrazit, jako astronauti, kteří se vracejí z oběžné dráhy a zasáhnou buněčné lázně.
Tato zjištění zdůrazňují naléhavou potřebu chránit kmenové buňky před drsnou realitou vesmíru. Stejně důležité je vyhledávání biologických „varovných světel“, časných značek, které mohou označit stárnutí vyvolané stresem před tím, než se spirály vymknou kontrolou.
Výzkumný tým se zde nezastaví. Staví na svých 17 misích na Mezinárodní vesmírné stanici a plánují zahájit ještě více studií, tentokrát s astronauty v mixu. Jejich cíl: Sledovat molekulární změny v reálném čase a prozkoumat farmaceutické nebo genetické nástroje, které by mohly chránit lidské zdraví před stresem vesmíru.
Nová studie byla zveřejněna v Buněčné buňky.
Zdroj: University of California, San Diego
Čerpáme z těchto zdrojů: google.com, science.org, newatlas.com, wired.com, pixabay.com
