Ludzkie komórki starzeją się szybciej w kosmosie. Co grozi astronautom?
Eksperymenty naukowe przeprowadzane na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej mają na celu m.in. sprawdzenie, jak zachowują się organizmy biologiczne w warunkach mikrograwitacji, czyli w stanie bliskim nieważkości. Ma to znaczenie szczególnie w perspektywie dłuższych misji załogowych w kosmos. Jak wykazało badanie, ludzkie komórki macierzyste stają się bardziej aktywne w kosmosie, a więc także starzeją się szybciej. Jak to odkrycie wpłynie na planowane loty na Marsa?
Spis treści:
Pierwszy tak znaczący eksperyment z komórkami na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej
Naukowcy odkryli, że komórki macierzyste w kosmosie starzeją się i degradują szybciej niż na Ziemi. Może to mieć poważne implikacje w perspektywie dłuższych lotów załogowych, np. planowanych wypraw na Marsa, a także dalszych - poza Układ Słoneczny. Skąd o tym wiadomo? Zespół amerykańskich medyków, bioinżynierów i bioinformatyków przebadał komórki macierzyste dostarczone przez SpaceX na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS), na której następnie przebywały. Badacze przy użyciu sztucznej inteligencji prześledzili, jak komórki zmieniły się w kosmosie.
Okazało się, że część komórek macierzystych utraciła zdolność do rozmnażania, a także stała się bardziej podatna na uszkodzenia DNA - są to oznaki szybszego starzenia. To pierwsze tak znaczące badanie na komórkach. Dotychczas badano raczej całe ludzkie organizmy, np. porównywano bliźniaków, z których jeden (Scott Kelly) spędził 340 dni na ISS, a drugi został na Ziemi. I choć odnotowano zmiany w fizjologii, mikrobiocie czy ekspresji genów, to po powrocie na Ziemię zmiany te okazywały się odwracalne.
Komórki macierzyste szybciej się starzeją w kosmosie. Zmiany są nieodwracalne
Co właściwie dzieje się z ciałem i jego komórkami podczas przebywania w kosmosie? To przede wszystkim duży stres dla organizmu. "Te odkrycia mają krytyczne znaczenie, ponieważ pokazują, że kosmiczne stresory - takie jak mikrograwitacja i galaktyczne promieniowanie kosmiczne - mogą przyspieszyć molekularne starzenie się komórek macierzystych krwi" - mówi w oświadczeniu współautorka badania, dr Catriona Jamieson ze Sanford Stem Cell Institute oraz UC San Diego School of Medicine.
"Zrozumienie tych zmian nie tylko informuje, jak [powinniśmy] chronić astronautów podczas długich misji, ale także pomaga nam modelować starzenie się oraz choroby człowieka, takie jak rak, tutaj na Ziemi. To kluczowa wiedza, jako że wkraczamy w nową erę komercyjnych podróży kosmicznych oraz badań na niskiej orbicie okołoziemskiej" - dodaje badaczka.
Badacze do monitorowania zmian w komórkach wykorzystali m.in. opracowany przez siebie "nanobioreaktor", platformę o nazwie Space Tango. To miniaturowy system 3D pozwalający hodować komórki macierzyste w kosmosie i monitorować je przy użyciu narzędzi sztucznej inteligencji. Przy jego pomocy odkryto, że już 32-45-dniowy lot w kosmos wzmacnia oznaki starzenia komórek - tak jak w przypadku naturalnego starzenia się całego organizmu pod wpływem wieku.
"Komórki stają się bardziej aktywne niż normalnie, spalają swoje rezerwy oraz tracą możliwość odpoczynku i odnowy - kluczowej cechy, która pozwala komórkom macierzystym na regenerację w czasie" - czytamy w oświadczeniu autorów badania. Dochodzi również do zużycia komórek, uszkodzenia DNA i skrócenia zakończeń chromosomów (telomerów). Na domiar tego zaobserwowano oznaki stanów zapalnych i stresu wewnątrz mitochondriów. To z kolei może zaburzać funkcje odpornościowe i zwiększać ryzyko chorób.
To odkrycie może pomóc lepiej chronić zdrowie astronautów i ludzi na Ziemi
Te odkrycia mają znaczenie nie tylko w kontekście zdrowia astronautów, ale również zrozumienia procesu starzenia się i zapadania na choroby, takie jak nowotwory i schorzenia typowe dla podeszłego wieku, również na Ziemi. Autorzy badania uważają, że powinny one stanowić przyczynek do opracowania nowych środków ochrony komórek, aby lepiej chronić astronautów w przyszłych, długoterminowych misjach, a także zapobiegać przedwczesnemu starzeniu pod wpływem stresu oksydacyjnego.
Zespół planuje kontynuować badania na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, skupiając się na monitorowaniu zmian molekularnych w czasie rzeczywistym oraz rozwoju potencjalnych środków farmaceutycznych i genetycznych, które mogłyby zapobiec tym negatywnym efektom. Na marginesie warto odnotować, że to odkrycie świadczy o tym, jak bardzo człowiek osadzony jest w swojej ekologii, a więc ile z ziemskiego ekosystemu musi zostać zabrane czy odtworzone w kosmosie, aby zapewnić organizmowi warunki do zdrowego życia.
Źródło: Pham J, Isquith J, Balaian L et al. Nanobioreactor detection of space-associated hematopoietic stem and progenitor cell aging. Cell Stem Cell. 2025 Sep 4;32(9):1403-1420.e8. doi: 10.1016/j.stem.2025.07.013. PMID: 40912236.
