Эксперимент на МКС показал, как в космосе стареют стволовые клетки
Космический полет ускоряет старение стволовых клеток человека, отвечающих за обновление крови и иммунной системы. К такому выводу пришли исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Их работа опубликована в журнале Cell Stem Cell.
Ученые использовали автоматизированные нанобиореакторы — миниатюрные «лаборатории» для выращивания клеток — и наблюдали за их развитием прямо на борту Международной космической станции. Системы были оснащены искусственным интеллектом для визуализации изменений в реальном времени. В эксперименте участвовали четыре миссии SpaceX по доставке грузов на МКС.
Результаты оказались тревожными: стволовые клетки, проведшие на орбите от 32 до 45 дней, потеряли часть способности создавать здоровые новые клетки, показали больше повреждений ДНК и признаки ускоренного старения на концах хромосом — так называемых теломерах. Эти изменения очень похожи на те, что происходят в организме человека с возрастом.
«Космос является окончательным стресс-тестом для человеческого тела», — объяснила руководительница исследования Катриона Джеймисон, директор Института стволовых клеток Сэнфорда. — «Микрогравитация и космическое излучение ускоряют молекулярное старение клеток крови. Понимание этих процессов поможет не только защитить астронавтов во время длительных миссий, но и лучше изучить механизмы старения и заболеваний, таких как рак, здесь, на Земле».
Помимо повреждения ДНК, клетки продемонстрировали воспаление и стресс в митохондриях — «энергетических станциях» клетки. Они также начали активировать участки генома, которые обычно «молчат», что может нарушать стабильность и повышать риск заболеваний.
Интересно, что часть изменений оказалась обратимой. Когда клетки, побывавшие в космосе, вернули в молодую и здоровую среду, некоторые повреждения начали исправляться. Это открывает перспективы для разработки способов «омоложения» клеток с помощью целевых вмешательств.
Исследование продолжает традицию так называемой NASA Twin Study — эксперимента 2015–2016 годов, когда астронавт Скотт Келли почти год провел на МКС, а его брат-близнец Марк остался на Земле. Тогда ученые зафиксировали изменения в генах, теломерах и микробиоме, часть которых позже вернулась в норму. Новая работа уточняет эти данные, фокусируясь на клеточном уровне и конкретно на стволовых клетках крови.
Проект стал результатом сотрудничества Sanford Stem Cell Institute, компании Space Tango и других партнеров.
«Эти результаты критически важны, поскольку мы вступаем в новую эру коммерческих космических путешествий и исследований на низкой околоземной орбите», — подчеркнула Джеймисон.
Ученые планируют наблюдать за клетками дольше, отслеживать изменения в режиме реального времени и разрабатывать фармацевтические или генетические способы защиты от ускоренного старения. По словам Джеймисон, космические эксперименты не только раскрывают уязвимости организма в экстремальных условиях, но и ускоряют медицинские открытия на Земле.
«То, что мы узнали о раке из исследований в космосе, абсолютно замечательно», — добавила она.