Стволовые клетки крови (гемопоэтические стволовые клетки, HSC) отвечают за обновление иммунной системы и выработку новых клеток. В нормальных условиях они работают в «режиме ожидания» и активируются при инфекциях или травмах. Но длительный стресс приводит к их истощению и ускоренному старению.
Космос усиливает этот процесс. В условиях низкой гравитации, повышенной радиации и биологических перегрузок клетки подвергаются уникальному «стресс-тесту». Исследование NASA Twins Study ранее показало: у астронавтов изменялась длина теломер, возрастала нестабильность хромосом и усиливались воспалительные процессы. Теперь учёные обратили внимание на то, как в этих условиях ведут себя именно стволовые клетки крови.
Как проходил эксперимент
Университет Калифорнии в Сан-Диего совместно с NASA и Space Tango создал исследовательский центр ISSCOR (Integrated Space Stem Cell Orbital Research). В рамках четырёх миссий SpaceX на МКС учёные изучали состояние стволовых клеток до, во время и после пребывания в орбите.
Для этого использовались миниатюрные «нано-биореакторы» — системы, имитирующие костный мозг и позволяющие клеткам расти в космосе. Камеры с искусственным интеллектом отслеживали их работу в реальном времени.
Результаты исследований
Всего через 32–45 дней в условиях микрогравитации клетки начали проявлять признаки преждевременного старения:
- снижение способности производить здоровые клетки;
- повреждения ДНК и укорочение теломер;
- перегрузка митохондрий и потеря энергетического баланса;
- активация «молчащих» участков генома, нарушающих стабильность клеток.
Иными словами, космос ускорял биологические часы клеток: возвращались они «старше» и более уязвимыми.
Главным фактором риска оказалась радиация. За время миссий её уровень составлял от 7,6 до 10,7 мГр — доза, сопоставимая с компьютерной томографией. Даже такие значения при длительном воздействии могут провоцировать генотоксический стресс.
Почему это важно
Катрин Джеймисон, руководитель Sanford Stem Cell Institute, называет космос «предельным стресс-тестом для организма». По её словам, понимание того, как микрогравитация и радиация ускоряют старение клеток, имеет двоякое значение:
- защита здоровья астронавтов при длительных миссиях;
- моделирование процессов старения и заболеваний, таких как рак, на Земле.
Любопытно, что часть повреждений оказалась обратимой. Вернувшиеся на Землю клетки, помещённые в «молодую» здоровую среду, начали восстанавливаться. Это открывает перспективы для разработки методов защиты и терапии.
Учёные планируют расширить эксперименты с участием самих астронавтов, отслеживая изменения в реальном времени. В будущем предполагается разработка фармакологических и генетических инструментов для защиты клеток от стресса космоса.
Результаты работы опубликованы в журнале Cell Stem Cell.
