חוקרים ממכון תאי הגזע של אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו סנפורד גילו כי טיול חלל מאיצים את הזדקנותם של גזע המטופואיטי אנושי ותאי אבות (HSPCS), החיוניים לבריאות המערכת הדם ומערכת החיסון. במחקר שפורסם ב תא גזע תאהצוות השתמש במערכות ננו-מערכות ננו-איקטור אוטומטיות (AI) המונעות תאי גזע בארבע משימות שירותי אספקה מסחרית של SpaceX לתחנת החלל הבינלאומית (ISS) כדי לעקוב אחר שינויים בתאי הגזע בזמן אמת. הממצאים מראים כי התאים איבדו חלק מהיכולת שלהם לייצר תאים חדשים ובריאים, הפכו להיות מועדים יותר לנזק ל- DNA והראו סימנים של הזדקנות מהירה יותר בקצות הכרומוזומים שלהם לאחר טיול חלל – כל סימני ההזדקנות המואצת.
המרחב הוא מבחן הלחץ האולטימטיבי לגוף האדם. ממצאים אלה חשובים באופן קריטי מכיוון שהם מראים כי גורמי הלחץ של המרחב – כמו מיקרו -גרביטיות וקרינה גלקטית קוסמית – יכולים להאיץ את ההזדקנות המולקולרית של תאי גזע הדם. הבנת שינויים אלה לא רק מודיעה כיצד אנו מגנים על אסטרונאוטים במהלך משימות לאורך זמן, אלא גם עוזרת לנו לדגמן הזדקנות אנושית ומחלות כמו סרטן כאן על כדור הארץ. זהו ידע חיוני כאשר אנו נכנסים לעידן חדש של נסיעות חלל מסחריות ומחקר במסלול כדור הארץ הנמוך. "
קאטריונה ג'יימסון, ד"ר דוקטור
מחקרים קודמים של נאס"א הראו כי טיול חלל יכול להשפיע על תפקוד החיסון ועל אורך הטלומר. מחקר אחד כזה – מחקר התאומים של נאס"א – היה ניסוי ציון, בן שנה (2015-2016) בו האסטרונאוט סקוט קלי בילה 340 יום על סיפון ה- ISS בזמן שהתאום הזהה שלו, מארק קלי, נשאר על כדור הארץ. המחקר עקב אחר שינויים בגנטיקה, פיזיולוגיה, קוגניציה והמיקרוביומה ומצא ביטוי גנים משתנה, שינויים באורך הטלומר ושינויים במיקרוביומה של הבטן. עם זאת, רבים מהשינויים הללו התהפכו או חזרו לשגרה לאחר שהאסטרונאוט קלי חזר לכדור הארץ. המחקר אכן זיהה כמה שינויים מתמשכים, כמו מספר מוגבר של טלומרים קצרים ושיבושים בביטוי גנים, שיכולים להיות רלוונטיים למשימות חלל ארוכות יותר.
מחקר זה של UC סן דייגו בונה בונה על ממצאי מחקר התאומים ועל עבודת הזרע של קבוצת האומיקס החלל וקבוצת האטלס הרפואית שפרסמה 44 מאמרים מדעיים בנושא רפואה אווירית וביולוגיה בחלל בטבע. על ידי התמקדות ספציפית ב- HSPCs, המחקר סיפק מבט מכניסטי מפורט כיצד המרחב מעורר הזדקנות מולקולרית, דבר שמחקר התאומים רמז עליו אך לא יכול היה לחקור במלואו ברמה הסלולרית.
כדי לערוך את המחקר, החוקרים – כולל טנגו חלל – פיתחו פלטפורמה "ננו -ננוביאקטור" חדשה – מערכות ביו -סנסינג תלת -ממדיות מיניאטוריות שאפשרו לתרבות תאי גזע אנושיים במרחב ולפקח על ידי כלי הדמיה המונעים על ידי AI.
ממצאי המחקר:
- HSPCs אנושיים שנחשפו ל -32 עד 45 יום של טיול חלל הראו תכונות של הזדקנות של הזדקנות. החוקרים ציינו כי טיול חלל מפעיל מגוון של שינויים בתאי גזע היוצרים דם שדומים מקרוב למה שקורה לתאים אלה ככל שאנו מתבגרים. התאים הפכו פעילים יותר מהרגיל, שורפים דרך עתודותיהם ואיבדו את היכולת לנוח ולהתאושש – תכונה מרכזית המאפשרת לתאי גזע להתחדש לאורך זמן.
- היכולת שלהם לגרום לתאים חדשים ובריאים ירדה, ואילו סימני ללבוש מולקולרי, כמו נזק ל- DNA וקצוות כרומוזומים קצרים יותר (טלומרים), התבטאו יותר.
- התאים הראו גם סימנים של דלקת ולחץ בתוך המיטוכונדריה שלהם – יצרני האנרגיה של התא – והחלו להפעיל קטעים נסתרים של הגנום שבדרך כלל נשמרים בשקט כדי לשמור על יציבות. תגובות מתח אלה יכולות לפגוע בתפקוד החיסון ולהגדיל את הסיכון למחלות.
ראוי לציין כי כאשר תאים שנחשפו בחלל הונחו מאוחר יותר בסביבה צעירה ובריאה, חלק מהנזק החלו להפוך, מה שמרמז כי יתכן שניתן יהיה להצעיר תאים מזדקנים עם ההתערבויות הנכונות.
לממצאים אלה יש השלכות לא רק על בריאות האסטרונאוט, אלא גם להבנת מנגנוני ההזדקנות ומחלות הקשורות לגיל כמו סרטן בכדור הארץ. הם מדגישים את הצורך במדידות נגד חדשות כדי להגן על תפקוד תאי הגזע במהלך משימות חלל מורחבות ותומכים בהתפתחות של סמנים ביולוגיים כדי לאתר הזדקנות הנגרמת על ידי לחץ מוקדם.
טווימן קלמנס, נשיא ומייסד שותף של Space Tango, אמר כי "אנו נרגשים שהעבודה הפריצה הזו מתפרסמת לקהילות המדע והחלל הרחבות יותר. "כמו הישגים רבים, זה היה מאמץ צוותי שהפגיש את מרכז המחקר המשולב של תאי גזע משולבים בתוך SSCI, טנגו חלל ואחרים. חיבור יכולות הקובלב של טנגו, במיוחד המיקרוסקופיה המתמשכת, אפשרה עבודה זו ותמשיך לעשות זאת בעתיד."
צוות המחקר מתכנן להרחיב עבודה זו עם משימות ISS נוספות ומחקרים מבוססי אסטרונאוט, תוך התמקדות במעקב בזמן אמת אחר שינויים מולקולריים ואמצעי נגד תרופות או גנטיים פוטנציאליים כדי להגן על בריאות האדם במרחב ומעבר לה. נכון להיום, ה- SSCI ערכה 17 משימות ל- ISS.
"ניסויים בחלל כל כך מורכבים שהם מאלצים אותך לעשות מדע טוב יותר בשטח", המשיך ג'יימסון. "מחקר חלל האיצן את ההתקדמות הטכנולוגית על כדור הארץ, מה שהופך את המחקר מבוסס הקרקע לקל ורלוונטי יותר לבריאות האדם. מה שלמדנו על סרטן ממחקרינו בחלל הוא מדהים לחלוטין."
