太空飞行加速人体干细胞衰老,加州大学圣地亚哥分校研究揭示

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一项由加州大学圣地亚哥分校桑福德干细胞研究所领导的开创性研究,揭示了太空飞行对人体造血干细胞(HSCs)的深远影响,表明其衰老过程显著加速。这项发表在《细胞-干细胞》(Cell Stem Cell)杂志上的研究,利用人工智能驱动的纳米生物反应器系统,在四次 SpaceX 商业再补给任务期间对国际空间站(ISS)上的干细胞活动进行了实时追踪,为理解太空环境对生命的影响提供了关键见解。

研究发现,暴露于太空环境的干细胞出现了衰老的典型特征,包括再生健康细胞能力的下降、DNA损伤的增加以及染色体末端(端粒)的缩短。此外,细胞表现出更活跃的状态,消耗了自身储备,并失去了休息和恢复的能力,这与它们在地球上的正常休眠状态形成鲜明对比。这种“功能性衰竭”是干细胞维持长期健康和再生能力的关键。加州大学圣地亚哥分校桑福德干细胞研究所主任 Catriona Jamieson 博士指出:“太空是人体面临的终极压力测试。这些发现至关重要,因为它们表明太空的压力源,如微重力和宇宙射线,会加速血液干细胞的分子衰老。”

这项研究建立在先前 NASA 的研究基础之上,特别是著名的“双胞胎研究”(Twins Study),该研究对比了在国际空间站度过近一年时间的宇航员 Scott Kelly 与其留在地球上的双胞胎兄弟 Mark Kelly 的生理变化。双胞胎研究曾发现 Scott Kelly 的基因表达、端粒长度和免疫功能等方面发生了变化,其中一些变化在返回地球后仍持续存在。此次的干细胞研究则将这些观察推向了更微观的层面,深入探究了导致这些系统性改变的细胞机制。

值得注意的是,研究还观察到,当暴露于太空的干细胞被置于年轻、健康的细胞环境中时,部分损伤开始逆转。这一发现为开发应对太空飞行对宇航员健康影响的策略提供了希望,同时也为地球上的衰老和癌症研究带来了新的视角。Jamieson 博士强调,理解这些变化不仅有助于保护宇航员在长期任务中的健康,还能帮助我们模拟地球上的衰老过程和疾病,如癌症。研究还揭示了“暗基因组”(dark genome)——通常保持沉默的基因组区域——在太空压力下被激活,这可能导致细胞不稳定并削弱免疫功能,增加了疾病风险。

这项研究的成功离不开 Space Tango 公司提供的先进纳米生物反应器平台和人工智能分析工具。这些技术使得在极端太空环境中对干细胞进行实时、高精度的监测成为可能。正如 Space Tango 的总裁兼联合创始人 Twyman Clements 所言,这些技术“使得这项工作成为可能,并将继续在未来发挥作用。”此次研究的发现,不仅为保障未来更长远的太空探索任务奠定了科学基础,也为我们理解生命在极端环境下的适应性以及开发对抗衰老和疾病的新疗法提供了宝贵的线索,展现了科学探索如何深刻地揭示生命运作的奥秘,并为人类的健康福祉带来启示。

来源

  • Scienmag: Latest Science and Health News

  • Cell Stem Cell Journal

  • UC San Diego Health Sciences

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