Космос пришвидшує старіння клітин людини: дослідники зафіксували активацію “темного геному”

Нове дослідження, частково профінансоване NASA, показало, що космічні польоти прискорюють старіння людських стовбурових клітин і запускають активацію так званого “темного геному”. Науковці вперше змогли прослідкувати за поведінкою стовбурових клітин у режимі реального часу в умовах мікрогравітації, повідомляє CNN.

Стовбурові клітини є універсальними елементами організму, які здатні відновлюватися або перетворюватися на інші типи — від клітин крові до клітин мозку чи кісток. Вони відіграють ключову роль у підтримці імунної системи та регенерації тканин, а їхній збій може мати серйозні наслідки для здоров’я людини.

“У космосі функціональність стовбурових клітин знижується. Вони фактично втрачають здатність до самовідновлення, і це важливо враховувати при підготовці довготривалих космічних місій”, — зазначила провідна авторка дослідження Катріона Джеймісон, директор Інституту стовбурових клітин Сенфорда та професор медицини Каліфорнійського університету в Сан-Дієго.

Експеримент, результати якого опубліковані у журналі Cell Stem Cell, проводився під час чотирьох місій SpaceX із доставлення вантажів на Міжнародну космічну станцію з кінця 2021 року до початку 2023-го. Донорські стовбурові клітини кісткового мозку пацієнтів, які перенесли операції з ендопротезування кульшового суглоба, розмістили у стерильних біореакторах, розроблених спеціально для польотів і є розміром із мобільний телефон.

На борту МКС клітини безперервно контролювалися системою штучного інтелекту, яка відстежувала їхній стан у режимі реального часу. У нормальних умовах ці клітини залишаються “у сплячці” 80% часу, однак у космосі вони виходили з цього стану, залишалися активними й швидко виснажувалися.

“Стовбурові клітини прокинулися, але не повернулися до сну, і функціонально виснажилися”, — пояснила Джеймісон. “Якщо клітини виснажуються під впливом стресових умов, таких як мікрогравітація, вони не здатні ефективно формувати належну імунну систему”.

Частина клітин витримала до 45 днів польоту, однак у цей час вони витратили енергетичні резерви, проявили ознаки прискореного старіння та втратили здатність продукувати нові клітини. На цьому етапі в них почали активуватися приховані ділянки ДНК, відомі як повторювані елементи або “темний геном”.

“У стресових умовах активуються ретровіруси, що інтегрувалися в наші геноми тисячі років тому та складають близько 55% ДНК”, — сказала Джеймісон. “Вони запускають процес виснаження і заганяють стовбурові клітини у прискорене старіння”.

Дослідники зазначили, що подібні процеси спостерігаються і в клітинах пацієнтів із передлейкемічними розладами. Це може допомогти зрозуміти механізми розвитку лейкозу, а також відкрити нові напрями в терапії онкологічних захворювань.

Джеймісон, яка працювала над дев’ятьма космічними місіями, заявила, що наступні експерименти зосередяться на пошуку контрзаходів проти прискореного старіння клітин. Для цього вчені планують застосовувати біореактори як “аватари” для прогнозування витривалості клітин і тестувати потенційні медикаменти у майбутніх клінічних випробуваннях.

Попередні результати окремого дослідження свідчать, що після повернення на Землю стовбурові клітини поступово відновлюють свою функціональність. Однак цей процес може тривати близько року, що вказує на довготривалі наслідки впливу космічного середовища для здоров’я астронавтів.

Луїс Вілья-Діас з Оклендського університету в Мічигані додав, що відкриття може допомогти розробити методи профілактики негативних ефектів космосу. Він підкреслив, що подібні біомедичні досягнення можуть бути корисними й для пацієнтів на Землі.

Олена Козлова з Уппсальського університету у Швеції нагадала, що не всі дослідження демонструють однакові результати. Зокрема, її робота із застосуванням дослідницьких ракет для мікрогравітації показала підвищення активності генів, пов’язаних із ростом клітин, що може свідчити про можливість омолодження окремих їхніх фрагментів у космосі.

NASA ще у 2010 році провело один із перших експериментів у цій сфері — “Експеримент із регенерації стовбурових клітин” на борту шатла Discovery. Тоді вчені досліджували, як мікрогравітація впливає на ембріональні стовбурові клітини мишей, і заклали підґрунтя для подальших програм.

Майбутні космічні середовища проживання стануть комфортнішими, безпечнішими та доступнішими, ніж нинішня Міжнародна космічна станція. Замість дорогих і громіздких конструкцій, які доставлялися по частинах, нові модулі розробляються як легкі, надувні або самозбірні системи. Створення нових космічних станцій відкриє можливості для довготривалих місій, нових наукових досліджень і навіть космічного туризму.