|
Космический полет ускоряет старение стволовых клеток
|
|
|
|
Исследователи из Института стволовых клеток Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что космический полет ускоряет старение гемопоэтических стволовых клеток и клеток-предшественников человека (HSPC), которые жизненно важны для здоровья крови и иммунной системы.
|
|
|
|
В исследовании, опубликованном в журнале Cell Stem Cell, команда использовала автоматизированные нанобиореакторные системы отслеживания стволовых клеток, управляемые искусственным интеллектом (ИИ), в четырех коммерческих миссиях SpaceX по доставке грузов на Международную космическую станцию (МКС) для отслеживания изменений в стволовых клетках в режиме реального времени.
|
|
|
|
Полученные данные показывают, что клетки частично утратили способность к образованию новых здоровых клеток, стали более подвержены повреждению ДНК и проявили признаки более быстрого старения на концах своих хромосом после космического полета — все это признаки ускоренного старения.
|
|
|
|
"Космос - это сильнейший стресс-тест для человеческого организма", - говорит Катриона Джеймисон, доктор медицины, доктор философии, директор Сэнфордского института стволовых клеток и профессор медицины в медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего.
|
|
|
|
"Эти результаты критически важны, поскольку они показывают, что факторы космического стресса, такие как микрогравитация и космическая галактическая радиация, могут ускорить молекулярное старение стволовых клеток крови.
|
|
|
|
|
|
|
"Понимание этих изменений не только помогает нам защитить астронавтов во время длительных полетов, но и помогает нам моделировать старение человека и такие заболевания, как рак, здесь, на Земле. Это важное знание, поскольку мы вступаем в новую эру коммерческих космических полетов и исследований на низкой околоземной орбите".
|
|
|
|
Предыдущие исследования НАСА показали, что космический полет может повлиять на иммунную функцию и длину теломер. Одно из таких исследований — the NASA Twins Study — стало знаковым годичным экспериментом (2015-2016), в ходе которого астронавт Скотт Келли провел 340 дней на борту МКС, в то время как его однояйцевый близнец Марк Келли оставался на Земле.
|
|
|
|
В ходе исследования были отслежены изменения в генетике, физиологии, когнитивных способностях и микробиоме и обнаружены изменения в экспрессии генов, сдвиги в длине теломер и изменения в микробиоме кишечника.
|
|
|
|
Однако многие из этих изменений были отменены или вернулись к норме после возвращения астронавта Келли на Землю. В ходе исследования были выявлены некоторые стойкие изменения, такие как увеличение числа коротких теломер и нарушения экспрессии генов, которые могут быть актуальны для более длительных космических полетов.
|
|
|
|
Это исследование, проведенное под руководством Калифорнийского университета в Сан-Диего, основано на результатах исследования Twins и основополагающей работе Space Omics и Medical Atlas group, которые опубликовали 44 научные статьи по аэрокосмической медицине и космической биологии в журнале Nature. Особое внимание в исследовании уделялось HSPC, что позволило получить детальный механистический взгляд на то, как пространство запускает молекулярное старение, на что намекало исследование Twins, но не смогло полностью изучить на клеточном уровне.
|
|
|
|
Для проведения исследования исследователи, в том числе Space Tango, разработали новую платформу "нанобиореактор" — миниатюрные 3D—биосенсорные системы, которые позволяют культивировать стволовые клетки человека в космосе и отслеживать их с помощью инструментов визуализации на базе искусственного интеллекта.
|
|
|
|
Результаты исследования:
|
|
|
|
- У человеческих стволовых клеток, подвергшихся воздействию от 32 до 45 дней космического полета, проявились характерные признаки старения. Исследователи обнаружили, что космический полет вызывает ряд изменений в кроветворных стволовых клетках, которые очень напоминают то, что происходит с этими клетками с возрастом. Клетки стали более активными, чем обычно, расходуя свои запасы и теряя способность к отдыху и восстановлению — ключевую черту, которая позволяет стволовым клеткам восстанавливаться с течением времени.
|
|
- Их способность создавать новые здоровые клетки снизилась, в то время как признаки молекулярного износа, такие как повреждение ДНК и укорочение концов хромосом (теломер), стали более выраженными.
|
|
- Клетки также проявили признаки воспаления и стресса внутри своих митохондрий — производителей энергии — и начали активировать скрытые участки генома, которые обычно находятся в состоянии покоя для поддержания стабильности. Эти реакции на стресс могут ухудшить иммунную функцию и увеличить риск заболеваний.
|
|
|
|
Примечательно, что когда эти клетки, подвергшиеся воздействию космического пространства, позже были помещены в молодую, здоровую среду, некоторые повреждения начали устраняться, что позволяет предположить, что при правильном вмешательстве возможно омолодить стареющие клетки.
|
|
|
|
Эти результаты имеют значение не только для здоровья астронавтов, но и для понимания механизмов старения и связанных с возрастом заболеваний, таких как рак, на Земле.
|
|
|
|
Они подчеркивают необходимость новых контрмер для защиты функций стволовых клеток во время длительных космических полетов и поддерживают разработку биологических маркеров для раннего выявления старения, вызванного стрессом.
|
|
|
|
"Мы рады, что эта прорывная работа будет опубликована для более широкого научного и космического сообщества", - сказал Тваймен Клементс, президент и соучредитель Space Tango.
|
|
|
|
"Как и многие другие достижения, это стало результатом коллективных усилий, объединивших Центр орбитальных исследований космических стволовых клеток в рамках SSCI, Space Tango и других компаний. Использование возможностей CubeLab от Space Tango, в частности, постоянной микроскопии, позволило провести эту работу и будет продолжаться в будущем".
|
|
|
|
Исследовательская группа планирует расширить эту работу, включив в нее дополнительные полеты на МКС и исследования с участием астронавтов, сосредоточив внимание на мониторинге молекулярных изменений в режиме реального времени и потенциальных фармацевтических или генетических контрмерах для защиты здоровья человека в космосе и за его пределами. На сегодняшний день SSCI провел 16 миссий на МКС.
|
|
|
|
"Космические эксперименты настолько сложны, что заставляют вас лучше проводить научные исследования на земле", - продолжил Джеймисон.
|
|
|
|
"Космические исследования ускорили технический прогресс на Земле, сделав наземные исследования более простыми и актуальными для здоровья человека. То, что мы узнали о раке в ходе наших исследований в космосе, просто поразительно".
|
|
|
|
Источник
|
