Znanstvenici sa Sveučilišta Kalifornija u San Diegu otkrili su da boravak u svemiru ubrzava starenje ljudskih hematopoetskih matičnih i progenitornih stanica (HSPC), ključnih za zdravlje krvi i imunološkog sustava. Rezultati ukazuju na smanjenu sposobnost stvaranja novih zdravih stanica, veću osjetljivost na oštećenja DNK te skraćivanje telomera, sve znakove ubrzanog biološkog starenja.
Istraživanje u orbiti
Studija, objavljena u časopisu Cell Stem Cell, temeljila se na eksperimentima provedenima u sklopu četiri SpaceX-ove opskrbne misije Međunarodne svemirske postaje (MSP). Tim je koristio automatizirane nanobioreaktore s umjetnom inteligencijom za praćenje promjena u matičnim stanicama u stvarnom vremenu.
“Boravak u svemiru predstavlja krajnji stres-test za ljudsko tijelo,” istaknula je Catriona Jamieson, direktorica Sanford Stem Cell Institutea i profesorica medicine na UC San Diego. “Mikrogravitacija i kozmičko zračenje ubrzavaju molekularno starenje krvnih matičnih stanica. Razumijevanje tih procesa važno je ne samo za zaštitu astronauta na dugotrajnim misijama, nego i za modeliranje starenja i bolesti poput raka na Zemlji.”
Nastavak na NASA-ine studije
NASA je već ranije pokazala da svemirska okolina može utjecati na imunološku funkciju i duljinu telomera. Najpoznatiji primjer je Twins Study (2015.–2016.), u kojoj je astronaut Scott Kelly proveo gotovo godinu dana na MSP, dok je njegov brat blizanac Mark ostao na Zemlji. Istraživanje je otkrilo promjene u ekspresiji gena, duljini telomera i crijevnom mikrobiomu, od kojih su se mnoge normalizirale nakon povratka na Zemlju, iako su neke – poput povećanog broja kratkih telomera – ostale trajne.
Nova studija nadovezuje se na ta otkrića, kao i na rad međunarodne grupe Space Omics and Medical Atlas, koja je u časopisu Nature objavila 44 znanstvena rada o svemirskoj biologiji. Fokus na HSPC stanicama omogućio je detaljan uvid u mehanizme molekularnog starenja koje prethodne studije nisu mogle potpuno razjasniti.
Kako su tekli eksperimenti
Znanstvenici su, u suradnji s tvrtkom Space Tango, razvili tzv. nanobioreaktore – minijaturizirane 3D biosenzorske sustave koji omogućuju praćenje ljudskih matičnih stanica u svemiru pomoću tehnologije umjetne inteligencije.
Analiza je pokazala da su HSPC stanice izložene 32 do 45 dana boravka u orbiti razvile karakteristike tipične za starenje. Postale su metabolički aktivnije nego uobičajeno, iscrpljivale rezerve i gubile sposobnost regeneracije. Njihova sposobnost stvaranja zdravih stanica bila je smanjena, dok su se oštećenja DNK i skraćivanje telomera pojačali.
Osim toga, stanice su pokazivale znakove upale i stresa u mitohondrijima te aktivaciju dijelova genoma koji su inače “utišani” radi stabilnosti. Takve promjene mogu narušiti imunološku funkciju i povećati rizik od bolesti.
Zanimljivo je da su, nakon povratka u povoljne laboratorijske uvjete, neke stanice pokazale znakove oporavka, što upućuje da bi dio oštećenja bilo moguće ublažiti ciljanim terapijama.
Posljedice za svemirsku medicinu i istraživanja na Zemlji
Rezultati imaju važan značaj za planiranje dugotrajnih svemirskih misija, jer ukazuju na potrebu razvoja novih zaštitnih mjera za očuvanje funkcije matičnih stanica. Istodobno pružaju uvid u mehanizme starenja i bolesti povezanih s dobi na Zemlji, uključujući rak.
“Uzbuđeni smo što ova otkrića izlaze pred znanstvenu i svemirsku zajednicu,” rekao je Twyman Clements, predsjednik i suosnivač Space Tanga. “Ovo je rezultat suradnje između Sanford Stem Cell Institutea, Space Tanga i drugih partnera, a naša tehnologija CubeLab omogućila je ovakva istraživanja.”
Što slijedi
Tim planira nastaviti istraživanja na Međunarodnoj Svemirskoj Postaji i proširiti ih na studije koje uključuju astronaute. Cilj je u stvarnom vremenu pratiti molekularne promjene i testirati moguće farmakološke ili genetske mjere zaštite zdravlja u svemiru. Do sada je Sanford Stem Cell Institute proveo 16 misija na MSP.
“Kompleksnost svemirskih eksperimenata tjera nas na još kvalitetniju znanost na Zemlji,” dodala je Jamieson. “Ono što smo naučili o raku kroz istraživanja u svemiru izvanredno je i već sada donosi koristi medicini na Zemlji.”
