Wetenschappers van het Sanford Stem Cell Institute van de University of California San Diego (UCSD) hebben ontdekt dat ruimtevaart het verouderingsproces van menselijke hematopoëtische stam- en voorlopercellen (HSPC's) versnelt. Deze cellen, die essentieel zijn voor de bloed- en immuungezondheid, vertonen na blootstelling aan de omstandigheden in de ruimte tekenen van versnelde veroudering.
De bevindingen, gepubliceerd in Cell Stem Cell, bieden cruciale inzichten voor de gezondheid van astronauten en de studie van veroudering op Aarde. De studie maakte gebruik van geavanceerde, door kunstmatige intelligentie (AI) aangestuurde nanobioreactors aan boord van vier SpaceX Commercial Resupply Services missies naar het International Space Station (ISS). Deze systemen maakten het mogelijk om de activiteiten van stamcellen in realtime te volgen.
De resultaten toonden aan dat HSPC's na verblijf in de ruimte een verminderd vermogen hadden om gezonde nieuwe cellen te produceren, een verhoogde gevoeligheid voor DNA-schade vertoonden en snellere veroudering van de chromosoomuiteinden (telomeren) lieten zien. Ook werden verhoogde ontstekingsmarkers en mitochondriale stress waargenomen.
Dr. Catriona Jamieson, directeur van het Sanford Stem Cell Institute, benadrukt de betekenis van de bevindingen: "De ruimte is de ultieme stresstest voor het menselijk lichaam. Deze resultaten zijn van cruciaal belang omdat ze aantonen dat de stressfactoren in de ruimte, zoals microzwaartekracht en kosmische straling, de moleculaire veroudering van bloedstamcellen kunnen versnellen." Ze voegt toe dat het begrijpen van deze veranderingen niet alleen helpt bij het beschermen van astronauten tijdens langdurige missies, maar ook bij het modelleren van menselijke veroudering en ziekten zoals kanker op Aarde.
De onderzoekers ontdekten dat de HSPC's die aan ruimtevaart waren blootgesteld, kenmerken van veroudering vertoonden die normaal gesproken decennia nodig hebben om zich te ontwikkelen. De cellen werden ongebruikelijk actief, putten hun reserves snel uit en verloren het vermogen om te rusten en te herstellen, wat essentieel is voor stamcelregeneratie. Deze overactiviteit, gecombineerd met verhoogde tekenen van moleculaire slijtage, zoals DNA-schade en kortere telomeren, toont duidelijke overeenkomsten tussen de cellulaire effecten van veroudering op Aarde en die veroorzaakt door ruimtevaart.
Interessant is dat de onderzoekers ook waarnamen dat, wanneer de in de ruimte blootgestelde HSPC's later in een gezonde en jeugdige omgeving werden geplaatst, sommige tekenen van schade begonnen om te keren. Dit suggereert de mogelijkheid van verjonging van verouderende cellen door omgevingsveranderingen of specifieke interventies, wat nieuwe wegen opent voor therapeutische technieken die zowel in de ruimte als op Aarde kunnen worden toegepast.
Deze studie bouwt voort op eerder onderzoek van NASA, zoals de NASA Twins Study, die de effecten van langdurige ruimtevluchten op astronauten onderzocht en veranderingen in genexpressie, telomeerlengte en immuunfunctie vaststelde. Hoewel veel van deze veranderingen omkeerden na terugkeer op Aarde, bleven sommige, zoals verhoogde korte telomeren en verstoringen in genactiviteit, bestaan, wat relevant is voor langere missies.
De samenwerking met Space Tango, een bedrijf dat gespecialiseerd is in geautomatiseerde systemen voor onderzoek in microzwaartekracht, was cruciaal voor het succes van deze studie. Hun nanobioreactorplatform, inclusief de TangoScope microscopie, maakte realtime monitoring van de stamcellen mogelijk. Dit onderzoek onderstreept de noodzaak van nieuwe beschermende strategieën en biomarkers om de stamcelgezondheid van astronauten te waarborgen en biedt waardevolle modellen voor het bestuderen van veroudering en aanverwante ziekten op Aarde.