Badacze po raz pierwszy tak szczegółowo przyjrzeli się temu, jak miesięczny pobyt w przestrzeni kosmicznej wpływa na ludzkie komórki macierzyste odpowiedzialne za wytwarzanie krwi. Wyniki opublikowane w czasopiśmie Cell Stem Cell są zarówno niepokojące, jak i dające pewną nadzieję – pokazują wyraźne przyspieszenie procesów starzenia, ale jednocześnie sugerują, że zmiany te mogą być odwracalne.
Eksperyment polegał na wysłaniu ludzkich komórek macierzystych na Międzynarodową Stację Kosmiczną podczas czterech różnych misji SpaceX. Komórki spędziły na orbicie od 32 do 45 dni, a cały proces był monitorowany przez zaawansowane nanobioreaktory sterowane algorytmami sztucznej inteligencji. To właśnie ta technologia pozwoliła na obserwację w czasie rzeczywistym, jak mikrograwitacja i promieniowanie kosmiczne wpływają na procesy molekularne.
Skupiono się szczególnie na krwiotwórczych komórkach macierzystych i progenitorowych, które są fundamentalne dla funkcjonowania zarówno układu krwionośnego, jak i odpornościowego. Dla porównania, identyczna grupa komórek pozostała na Ziemi w Kennedy Space Center, co dało naukowcom solidne podstawy do analizy.
Wyniki okazały się dość alarmujące. Komórki, które doświadczyły warunków kosmicznych, wykazały szereg zmian typowych dla przyspieszonego starzenia. Straciły między innymi zdolność do produkowania zdrowych, nowych komórek, co jest przecież ich podstawową funkcją w organizmie. Najbardziej niepokojące były uszkodzenia DNA oraz problemy z telomerami – strukturami chroniącymi końce chromosomów.
Dodatkowo zaobserwowano, że komórki stały się nadmiernie aktywne, szybko zużywając swoje rezerw energetycznych i tracąc przy tym zdolność do regeneracyjnego odpoczynku. W mitochondriach, czyli swoistych elektrowniach komórkowych, naukowcy dostrzegli wyraźne oznaki stanu zapalnego i stresu oksydacyjnego. Co ciekawe, komórki zaczęły również aktywować ukryte sekcje genomu, co może prowadzić do nieprzewidywalnych konsekwencji.
Te wszystkie zmiany wynikają z unikalnego połączenia czynników panujących w kosmosie. Mikrograwitacja zaburza normalne procesy komórkowe, podczas gdy promieniowanie kosmiczne uszkadza struktury molekularne. Razem tworzą środowisko ekstremalnego stresu dla ludzkiego organizmu.
Na szczęście nie wszystkie wieści są złe. Najważniejszym odkryciem okazała się odwracalność zaobserwowanych zmian. Gdy komórki wystawione na działanie kosmicznego środowństwa wróciły do młodego, zdrowego otoczenia ziemskiego, część uszkodzeń zaczęła się cofać. To niezwykle istotna informacja dla planowania przyszłych, dłuższych misji kosmicznych.
Otwiera to drogę do opracowania farmaceutycznych lub genetycznych interwencji, które mogłyby chronić astronautów przed długotrwałymi skutkami pobytu w przestrzeni kosmicznej. Co więcej, badania te mogą mieć znaczenie również dla zrozumienia procesów starzenia na Ziemi. Mechanizmy obserwowane w komórkach na ISS są bowiem zadziwiająco podobne do tych występujących w chorobach związanych z wiekiem, szczególnie nowotworach.
Jak podkreśla dyrektor Sanford Stem Cell Institute, kosmos stanowi ostateczny test wytrzymałości dla ludzkiego ciała. Zrozumienie zachodzących tam zmian pomaga nie tylko lepiej chronić astronautów, ale również modelować proces starzenia i choroby tutaj, na Ziemi. Instytut przeprowadził już 17 misji na ISS, co czyni go prawdziwym liderem w dziedzinie badań kosmiczno-medycznych.
Czytaj też: Smartfon przed 13. rokiem życia. Nowe badania pokazują niepokojący wpływ na psychikę młodzieży
Kolejne eksperymenty będą koncentrować się na jeszcze dokładniejszym monitorowaniu zmian molekularnych w czasie rzeczywistym oraz testowaniu potencjalnych terapii. Wszystko to nabiera szczególnego znaczenia w erze komercyjnych podróży kosmicznych, gdzie firmy takie jak SpaceX czy Blue Origin planują coraz dłuższe misje. Badania nad komórkami macierzystymi mogą się okazać kluczowe dla bezpiecznej eksploracji przestrzeni kosmicznej przez zwykłych ludzi, choć na razie wydaje się, że przed nami jeszcze długa droga do pełnego zrozumienia tych złożonych procesów.