سلول‌های بنیادی در فضا سریع‌تر پیر می‌شوند

تحقیقات نشان می‌دهد که سفر به فضا ممکن است باعث تسریع پیری در سلول‌های بنیادی انسانی شود. مطالعه‌ای نشان داد که سلول‌های بنیادی خونی در فضا، نسبت به همتایان خود در زمین، نشانه‌های پیری بیشتری را نشان می‌دهند. این نتایج ممکن است خطرات بالقوه‌ای را برای سلامتی فضانوردان به دنبال داشته باشد.

🚀 زمان در فضا و پیری سلول‌ها

بر اساس نظریه نسبیت اینشتین، زمان در فضا کندتر می‌گذرد. به همین دلیل، فضانوردان باید تجربه کندی در پیری داشته باشند. اما دانشمندان دریافتند که سفر به فضا ممکن است اثر معکوسی داشته باشد و باعث تسریع پیری در سلول‌های انسانی شود. این احتمالاً به دلیل فشارهای فیزیکی شدید است که بدن را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

کاترینا جیمسون، زیست‌شناس سلول‌های بنیادی دانشگاه کالیفرنیا در سن دیه‌گو، می‌گوید: "فضا آزمون نهایی استرس برای بدن انسان است." اخیراً تیم جیمسون کشف کرد که سفر به فضا باعث تسریع پیری در سلول‌های بنیادی خونی می‌شود. آنها دریافتند که سلول‌های بنیادی که حدود یک ماه در فضا بودند، ظرفیت خودتجدیدی کمتری داشتند و نشانه‌های پیری مولکولی را نشان دادند. نتایج آن‌ها، که در مجله Cell Stem Cell منتشر شده، خطرات ممکن ناشی از صرف زمان طولانی در فضا را نشان می‌دهد.

👨‍🚀 آزمایش بر روی فضانوردان دوقلو

در سال 2015، ناسا دو فضانورد دوقلو، اسکات و مارک کلی، را برای آزمایشی جذب کرد تا تأثیر استرس ناشی از سفر به فضا بر انسان‌ها را بررسی کند. محققان تفاوت‌های معناداری در پروفایل‌های مولکولی بین اسکات، که نزدیک به یک سال در فضا بود، و برادر دوقلویش مارک، که در زمین ماند، یافتند. برخی از این تفاوت‌ها، مانند کوتاهی تلومر و نشانه‌های آسیب DNA، تا پایان مطالعه (شش ماه پس از بازگشت اسکات به زمین) ادامه داشت.

🔍 تمرکز بر سلول‌های بنیادی

جیمسون می‌خواست تأثیر استرس ناشی از سفر به فضا را با جزئیات بیشتری بررسی کند و بر روی نوع خاصی از سلول متمرکز شد. به عنوان یک پژوهشگر سلول‌های بنیادی، او تصمیم گرفت این پدیده را در سلول‌های بنیادی هماتوپوئیتیک و پیش‌ساز (HSPCs) که مسئول تجدید سلول‌های خونی و ایمنی هستند، بررسی کند. در این مطالعه، تیم جیمسون HSPC ها را از مغز استخوان افرادی که تحت عمل جراحی تعویض مفصل ران قرار گرفته بودند، جمع‌آوری کرد. آن‌ها این سلول‌ها را به مدت حداکثر 45 روز، یا در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) و یا در یک مرکز تحقیقاتی در زمین، کشت دادند.

📊 ارزیابی فرآیند پیری

تحقیقگران از چندین روش برای ارزیابی فرآیند پیری سلول‌ها استفاده کردند. اول، آن‌ها یک گزارشگر ژن فلورسانس را بیان کردند که به آن‌ها اجازه می‌داد سلول‌ها را در فازهای مختلف چرخه سلول تحت میکروسکوپ در زمان واقعی تشخیص دهند. با استفاده از این سیستم، تیم متوجه شد که نسبت به HSPCs که در زمین بودند، همتایانشان در فضا فعالیت بیشتری در چرخه سلولی داشتند، که نشان‌دهنده تقسیم بیشتر سلول و کاهش خواب (عدم فعالیت) بود—هر دو مورد، به پیری سریع‌تر اشاره دارند.

⚛️ تغییرات مولکولی و جهش‌ها

تیم همچنین آزمایش‌های بیشتری پس از بازگشت سلول‌ها از ISS به زمین انجام داد، شامل توالی‌یابی کل ژنوم و RNA، برای ارزیابی تغییرات در طول تلومر، ثبات ژنومی و الگوهای بیان ژن مرتبط با پیری. مانند مطالعه دوقلوها، محققان الگوهای مشابهی را مشاهده کردند که نشان‌دهنده کاهش طول تلومر و همچنین کاهش قابل توجه در بیان ژن‌های مرتبط با نگهداری تلومر بود.

علاوه بر تغییرات مربوط به پیری، تیم جیمسون افزایش بروز جهش‌های پایگاه تکی را در سلول‌های بنیادی که به فضا رفتند، مشاهده کردند که نشان‌دهنده ناپایداری ژنومی است. آن‌ها از ابزاری محاسباتی به نام AlphaMissense برای پیش‌بینی اثرات ممکن این ناپایداری استفاده کردند. تیم دریافت که سلول‌های بنیادی که سفر به فضا داشتند، جهش‌هایی جمع‌آوری کردند که با هماتوپوئید کلونال، شرایطی که در آن یک سلول خونی جهش‌یافته گسترش می‌یابد و می‌تواند منجر به لوسمی میلوئیدی حاد در زندگی بعدی شود، مرتبط است. آن‌ها چنین جهش‌هایی را در سلول‌هایی که هرگز به فضا نرفتند، شناسایی نکردند.

🔄 آینده تحقیقات و پیشرفت‌های انسانی

در آینده، تیم جیمسون، به همکاری با ناسا، امیدوار است که راه‌های بهتری برای نظارت بر تغییرات مولکولی در فضانوردان در زمان واقعی پیدا کند و استراتژی‌هایی را شناسایی کند که می‌تواند به پیشگیری یا درمان اثرات منفی سفر به فضا کمک کند. جیمسون بر این باور است که پیشرفت‌های تحقیقاتی فضایی احتمالاً به نفع انسان‌ها در زمین نیز خواهد بود و اشاره کرد که: "این پیشرفت‌ها سبب تسریع نوآوری‌های فناوری در زمین شده و تحقیقات زمینی را آسان‌تر و مرتبط‌تر با سلامت انسان می‌سازد."