Zespół badaczy z NASA i Uniwersytetu Stanforda odkrył, że podróż kosmiczna przyspiesza starzenie ludzkich komórek macierzystych krwi. W opisywanym badaniu naukowcy wykorzystali miniaturowe bioreaktory sterowane sztuczną inteligencją, które pozwoliły obserwować życie komórek w mikrograwitacji.
Co warto wiedzieć:
Komórki macierzyste krwi, w skrócie po prostu HSPC, to podstawa układu krwiotwórczego – odpowiadają za produkcję czerwonych i białych krwinek oraz płytek. Ich degeneracja oznacza osłabienie odporności i spowolnienie regeneracji organizmu. Badacze zespołu J. Phama z NASA ISSCOR udowodnili, że w stanie nieważkości proces ów gwałtownie przyspiesza.
Wyniki zebrane z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej pokazują, że komórki w mikrograwitacji szybciej akumulują uszkodzenia DNA i reagują tak, jakby starzały się o kilka lat w ciągu zaledwie tygodni. Winowajcą jest m.in. stres oksydacyjny i zmiana kierunku sygnałów biochemicznych, które w normalnych warunkach „podpowiadają” komórkom, jak mają się dzielić.
Bioreaktory wielkości paznokcia
Nanobioreaktory użyte w eksperymencie to urządzenia o rozmiarze zaledwie kilku milimetrów. Wypełnione mikroskopijnymi sensorami i sterowane algorytmami sztucznej inteligencji, potrafią w czasie rzeczywistym analizować kondycję komórek – poziom tlenu, stres oksydacyjny i tempo podziałów.
Dzięki nim po raz pierwszy można było zobaczyć, jak komórki reagują na warunki panujące w kosmosie bez konieczności sprowadzania ich z powrotem na Ziemię. To rewolucja w astrobiologii – zamiast badać skutki po fakcie, można obserwować proces starzenia na żywo, w zamkniętym mikrosystemie.
Lekcja z orbity dla medycyny
Badanie – co prawda – dotyczy astronautów, niemniej jego konsekwencje sięgają daleko poza granice atmosfery Ziemi. Dokładne określenie, jak komórki macierzyste reagują na ekstremalne środowisko, może pomóc w opracowaniu terapii spowalniających starzenie, ochronie szpiku podczas chemioterapii czy udoskonaleniu leczenia chorób autoimmunologicznych i nie tylko.
To także istotny przełom dla personalizowanej medycyny regeneracyjnej – jeśli naukowcy nauczą się chronić HSPC w kosmosie, być może znajdą sposób, by utrzymać je w lepszej kondycji także na Ziemi, w kontekście przeróżnych chorób.
Mars wymaga młodej krwi
Planowane misje na Księżyc i Marsa stawiają przed nami poważne wyzwania. Podróż trwająca miesiące oznacza długotrwałe narażenie na mikrograwitację i promieniowanie kosmiczne, które – jak pokazuje badanie – mogą poważnie uszkodzić układ odpornościowy. NASA już teraz rozważa wprowadzenie technologii ochronnych opartych na nanobioreaktorach i monitorowaniu biomarkerów w czasie rzeczywistym.
Czytaj również: Sztuczna krew gotowa do użycia – ma przełomową zaletę
I co najciekawsze, ów eksperyment miał zostać przeprowadzony z czystej ciekawości. Okazuje się jednak, że jest w stanie dokonać dla nas czegoś dobrego. W przyszłości – może stać się nowym narzędziem do walki z chorobami starzenia u ludzi, którzy nigdy nie opuszczą Ziemi.
