Дослідження свідчить, що космічні польоти можуть прискорювати старіння певних типів стовбурових клітин людини, але частину шкоди можна, ймовірно, відновити.
Клітини старіють у космосі
Час, проведений на Міжнародній космічній станції (МКС), викликав зміни, подібні до старіння, у групі клітин, важливих для здоров’я крові та імунної системи, відомих як кровотворні стовбурові та проетапні клітини (HSPCs). Як зазначає нове дослідження, опубліковане в рецензованому журналі Cell Stem Cell.
“Результати показують, що клітини втратили частину своєї здатності виробляти здорові нові клітини, які стали більш вразливими до пошкодження ДНК та виявили ознаки більш швидкого старіння на кінцях своїх хромосом після космічного польоту – всі це свідчить про прискорене старіння,” – сказали представники Каліфорнійського університету в Сан-Дієго в заяві про дослідження.
Згідно з заявою, радіація та мікро-гравітація, ймовірно, були головними стресовими факторами для HSPCs, які складалися з чотирьох груп, відправлених на комерційних місіях поповнення запасів SpaceX до орбітального комплексу на кораблі компанії Dragon.
“Розуміння цих змін не тільки допомагає зрозуміти, як захищати астронавтів під час тривалих місій, але й допомагає моделювати старіння людини та такі захворювання, як рак, тут на Землі,” додала співавтор дослідження Катріона Джемісон, директор Інституту стовбурових клітин Санфорда та професор медицини в UC San Diego.
Це дослідження є одним із численних продовжень дослідження, проведеного щодо тепер уже звільнених астронавтів NASA Скотта Келлі та Марка Келлі, які є однояйцевими близнюками. Скотт провів майже рік у космосі на МКС з 2015 по 2016 рік, тоді як Марк залишався на Землі протягом того ж періоду. Дослідження близнюків, як його назвала NASA, “допомогло науковцям краще зрозуміти впливи космічних польотів на людське тіло через вивчення однояйцевих близнюків.”
Сайт NASA, присвячений дослідженню близнюків, підкреслює, що людське тіло демонструє “стійкість та витривалість” до умов космічних польотів. Наприклад, 91,3% рівнів експресії генів Скотта повернулися до норми в перші шість місяців після закінчення його місії.
Проте дослідження виявило деякі нові факти, такі як зміни в теломерах Скотта. NASA зазначила, що теломери, або кінці ДНК, захищають хромосоми так само, як пластикові ручки захищають скакалки.
“Без теломер ДНК стає ‘зіпсованою’ та пошкодженою, а клітини не функціонують належним чином,” – написали представники NASA. “Одне з найбільш вражаючих відкриттів з дослідження близнюків NASA полягало в тому, що Скотт зазнав змін у динаміці довжини теломера під час свого польоту. Ці зміни можуть допомогти оцінити загальний стан здоров’я та потенційні довгострокові ризики.”
З теломер, які подовжилися під час польоту Скотта, NASA повідомила, що більшість з них повернулися до нормального стану всього за 48 годин після повернення на Землю. Проте нове дослідження UC San Diego підкреслює, що вивчення теломер та змін в експресії генів “може бути актуальним для довготривалих космічних місій.”
Нове дослідження
У новому дослідженні, яке було опубліковане 4 вересня, дослідники створили платформу для МКС, яка дозволила “культивувати людські стовбурові клітини в космосі та моніторити їх за допомогою AI-інструментів візуалізації,” відповідно до UC San Diego. Дослідження охопило HSPCs, які перебували в космосі від 32 до 45 днів. (Для порівняння, типова місія на МКС триває шість місяців, або приблизно 180 днів).
Наукова команда спостерігала певні зміни, а також ознаки того, що, принаймні частину шкоди, можна відновити. Кілька клітин, після тижнів у космосі, почали відновлюватися, коли їх помістили в “молоде, здорове середовище” тут, на Землі.
Хоча в заяві не уточнювалося, яким було це середовище, у дослідженні зазначалося, що клітини були поміщені або в шари кісткового мозку від тієї ж особи, з якої їх виростили, або в лінію клітин, що сприяє з’єднуванню тканин, з донора-чоловіка 30 років.
Що стосується спостережуваних змін HSPC, то дослідники зафіксували більшу активність, меншу здатність клітин до відновлення та регенерації, а також (всередині мітохондрій клітин, що є серцем енергетичного виробництва) більше стресу та запалення, що призвело до активації звичайно неактивних ділянок геному.
Клітини, піддані космічному впливу, також мали знижену здатність виробляти нові й здорові клітини. Одночасно “ознаки молекулярного зносу, як-от пошкодження ДНК та коротші кінці хромосом … стали більш виразними,” зазначила нова заява.
Університет завершив уже 17 місій загалом до МКС, і можливі додаткові запуски, спрямовані на HSPCs. UC San Diego планує місії до МКС та дослідження з астронавтами, у тому числі “моніторинг молекулярних змін в реальному часі,” а також заходи протидії.