Это еще больше усложняет длительные космические путешествия с экипажем
Новое исследование показало, что в космосе стволовые клетки человека изнашиваются и стареют гораздо быстрее. Это проблема для всех, кто надеется совершить длительное путешествие по нашей Солнечной системе.
Ученые использовали искусственный интеллект (ИИ) для отслеживания изменений в стволовых клетках, доставленных SpaceX в рамках миссий по пополнению запасов на Международную космическую станцию (МКС). В космосе стволовые клетки частично утратили способность генерировать новые клетки, стали более восприимчивыми к повреждению ДНК и быстрее старели.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Cell Stem Cell, основаны на предыдущих исследованиях в области космического здоровья, которые выявили проблемы, связанные с длительным пребыванием людей в космосе. Человечеству придется преодолеть эти трудности, если оно хочет колонизировать другие планеты например, Марс.
«Космос — это серьезное испытание для человеческого организма, — говорится в заявлении соавтора исследования Катрионы Джеймисон (Catriona Jamieson), директора Института стволовых клеток Сэнфорда и профессора медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего. — Эти результаты крайне важны, поскольку они показывают, что факторы стресса в космосе — такие, как микрогравитация и космическое излучение, — могут ускорять молекулярное старение стволовых клеток крови».
Человеческое тело не приспособлено для пребывания в космосе. Там наш вид подвергается совершенно иным воздействиям окружающей среды. Два наиболее заметных фактора, вызывающих стресс, — это почти полная невесомость в условиях микрогравитации и космическое излучение — крошечные субатомные частицы, которые перемещаются в пространстве.
Предыдущие исследования показали, что в космосе люди сталкиваются с различными негативными последствиями для здоровья. Например, исследование 2022 года выяснили, что астронавты десятилетиями страдают от потери костной массы из-за пребывания на орбите более шести месяцев. Ученые даже предположили, что для колонизации Марса может потребоваться небольшая корректировка ДНК, чтобы наш организм мог приспособиться к жизни вдали от родной планеты.
В новом исследовании ученые изучали гемопоэтические стволовые клетки и клетки-предшественники, или ГСК. Эти клетки регулируют здоровье иммунной системы и противораковый иммунный надзор. Предыдущие работы показали, что воздействие микрогравитации может влиять на иммунные и метаболические изменения, но не на то, как время, проведенное в космосе, влияет на молекулярную целостность и функциональные возможности ГСК.
Команда получила человеческие клетки из костного мозга добровольцев, которым была проведена операция по замене тазобедренного сустава, а затем вырастила эти клетки в нанобиореакторе — типе сосуда, который может способствовать биологическим реакциям. Исследователи провели эксперимент на Земле и во время четырех полетов на МКС.
Используя инструменты визуализации на базе искусственного интеллекта для отслеживания активности клеток, ученые заметили, что изменения в клетках космических образцов были аналогичны тем, которые наблюдаются при нормальном старении клеток на Земле, но происходили они с большей скоростью. Например, клетки были более активны, чем обычно, и теряли способность к отдыху и восстановлению. Согласно исследованию, ученые также наблюдали повышенную активность в части «темного генома» — плохо изученных областях генома, связанных с реакцией на стресс и старением.
Хотя результаты исследования рисуют мрачную картину долгосрочных космических путешествий, в них есть и положительная сторона: повреждения, выявленные в клетках, начали устраняться, когда их поместили в среду молодой, здоровой ткани. Это говорит о том, что стареющие клетки можно омолодить.
Изменения в клетках и ускоренное старение, зафиксированные в новом исследовании, могут помочь ученым лучше защитить астронавтов, проводящих время в космосе, а также людей, стареющих в обычных условиях на Земле.
«Понимание этих изменений не только поможет нам защитить астронавтов во время длительных миссий, но и позволит моделировать старение человека и такие заболевания, как рак, здесь, на Земле, — сказала Джеймисон. — Это важнейшие знания, поскольку мы вступаем в новую эру коммерческих космических полётов и исследований на низкой околоземной орбите».
Пока одни ученые изучают возможности человеческого тела для длительных полетов в космос, другие проектируют корабли, которые могли бы отправить к Альфе Центавра.