太空飛行加速干細(xì)胞衰老并激活‘暗基因組’

根據(jù)9月4日發(fā)表在《Cell Stem Cell細(xì)胞干細(xì)胞》研究文章，提示航天飛行使人類干細(xì)胞加速衰老。

此研究是在2021年底至2023年初Space X的四次國(guó)際空間站補(bǔ)給任務(wù)中進(jìn)行，開展關(guān)于航天飛行對(duì)干細(xì)胞影響的研究，由NASA資助。研究發(fā)現(xiàn)，在太空中，干細(xì)胞的功能下降，減少了自我更新或再生的能力。

干細(xì)胞遍布人類全身，能夠自我復(fù)制或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌麑ｉT細(xì)胞——包括血細(xì)胞、腦細(xì)胞或骨細(xì)胞——以進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)。

美國(guó)國(guó)家航空航天局曾經(jīng)在2010年在發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)上進(jìn)行過關(guān)于航天飛行對(duì)干細(xì)胞影響的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)稱為干細(xì)胞再生實(shí)驗(yàn)，旨在研究微重力如何影響小鼠胚胎干細(xì)胞生成其他類型細(xì)胞的能力。

而在本次新研究中，研究人員使用接受髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)的患者捐獻(xiàn)的骨髓干細(xì)胞。這些干細(xì)胞與免疫系統(tǒng)和血液健康直接相關(guān)，被放置在無菌海綿基質(zhì)上，并存放于手機(jī)大小的生物反應(yīng)器中。在國(guó)際空間站上，這些細(xì)胞活動(dòng)通過一個(gè)人工智能系統(tǒng)不斷被監(jiān)測(cè)記錄。

在地球上，人類的干細(xì)胞約有80%的時(shí)間處于休眠（不活躍）狀態(tài)。但是在太空中，并非如此，微重力和宇宙輻射對(duì)它們產(chǎn)生了巨大影響。干細(xì)胞醒來了，并且沒有再返休眠狀態(tài)，而是進(jìn)入功能性疲憊的狀態(tài)，無法正常實(shí)現(xiàn)功能以產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)拿庖呦到y(tǒng)。

研究中的一些細(xì)胞在太空飛行中維持了長(zhǎng)達(dá)45天，由于它們比正常狀態(tài)下更加活躍，消耗了其能量?jī)?chǔ)備，呈現(xiàn)出加速老化的跡象，生成新細(xì)胞的能力也減少。并且這些干細(xì)胞開始激活通常隱藏的DNA區(qū)域，稱為重復(fù)元素或“黑暗基因組”。

我們已經(jīng)知道，人類在壓力條件下，特別是強(qiáng)烈壓力下，干細(xì)胞會(huì)激活這些重復(fù)元素。它們是數(shù)千年前侵入我們基因組的逆轉(zhuǎn)錄病毒，代表了我們DNA的55%。它們會(huì)導(dǎo)致干細(xì)胞進(jìn)入死亡螺旋。在細(xì)胞感到過度緊張，面臨危機(jī)時(shí)，老化死亡得越快。

好消息是，宇航員返回地球后，干細(xì)胞能夠從加速老化中恢復(fù)，盡管恢復(fù)大約需要一年時(shí)間。

研究者們?cè)诖舜窝芯恐邪l(fā)現(xiàn)，細(xì)胞在壓力環(huán)境下衰老的過程，類似于白血病患者細(xì)胞中出現(xiàn)的干細(xì)胞壓力。這項(xiàng)研究對(duì)于癌癥患者可能產(chǎn)生有益的影響，因?yàn)榘┌Y患者的干細(xì)胞表現(xiàn)出一些與壓力相關(guān)的損傷，與新研究在太空中的干細(xì)胞中檢測(cè)到的情況類似。這是加速（癌癥）研究步伐的一種重要方向。

衰老的明確證據(jù)對(duì)于宇航員來說，意味著長(zhǎng)期任務(wù)可能會(huì)削弱血液和免疫系統(tǒng)，從而潛在地增加健康風(fēng)險(xiǎn)。研究者們一致認(rèn)為，新發(fā)現(xiàn)有助于科學(xué)家理解衰老過程，并開發(fā)出減緩或逆轉(zhuǎn)衰老的新療法。