DigitalArtSpace

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего выяснили, что космическое пространство способствует более быстрому старению кроветворных стволовых клеток и клеток-предшественников (HSPC), играющих ключевую роль в здоровье крови и иммунитета. Для мониторинга изменений в стволовых клетках в режиме реального времени ученые применяли автоматизированные нанобиореакторы с использованием искусственного интеллекта. В ходе исследований были проанализированы данные, полученные в четырех миссиях SpaceX, осуществлявших снабжение Международной космической станции.

Анализ результатов выявил, что космический полёт приводит к снижению способности клеток к регенерации, повышает их уязвимость к повреждению ДНК и вызывает признаки преждевременного старения, проявляющиеся в укорочении теломеров – структур, расположенных на концах хромосом. Это свидетельствует об ускоренном процессе старения.

Более ранние работы, проведённые NASA, указывают на то, что космические путешествия способны оказывать воздействие на иммунную систему и длину теломер. В частности, в ходе исследования «близнецов NASA», которое проводилось в период с 2015 по 2016 год, астронавт Скотт Келли на протяжении 340 дней находился на борту МКС, в то время как его брат-близнец, Марк Келли, оставался на Земле. Полученные данные продемонстрировали изменения в генетике, физиологии, когнитивных способностях и микробиоме, в том числе изменения в экспрессии генов и длине теломер. Несмотря на то, что после возвращения Скотта Келли на Землю многие из этих изменений были обратимы, некоторые, такие как увеличение числа коротких теломер и изменения в экспрессии генов, остались, что может иметь важное значение для будущих, более продолжительных космических миссий.

Текущее исследование, проведённое Калифорнийским университетом, базируется на данных, полученных в ходе изучения «близнецов», а также на работах группы Space Omics and Medical Atlas, опубликовавшей 44 научных труда, посвящённых аэрокосмической медицине и космической биологии. Благодаря концентрации на гемопоэтических стволовых клетках, исследователи получили возможность подробно изучить процессы, посредством которых космические условия провоцируют молекулярное старение — аспект, отмеченный в исследовании «близнецов», однако не поддающийся полному изучению на клеточном уровне.

Специально для проведения исследования был создан инновационный нанобиореактор – миниатюрная биосенсорная система, которая позволяет культивировать человеческие стволовые клетки в условиях космического полета и контролировать их состояние с помощью инструментов обработки изображений, основанных на искусственном интеллекте.

В результате проведённого эксперимента установлено, что космический полёт продолжительностью от 32 до 45 дней провоцировал у HSPC признаки старения. Клетки демонстрировали повышенную активность, что приводило к истощению ресурсов и потере способности к покою и регенерации – важной особенности, благодаря которой стволовые клетки способны к восстановлению. Их способность к формированию новых, здоровых клеток уменьшалась, а проявления молекулярного износа, включая повреждение ДНК и сокращение теломер, становились более заметными. Кроме того, были зафиксированы признаки воспаления и стресса в митохондриях (энергетических центрах клеток), а также активация ранее неактивных участков генома, обычно необходимых для поддержания стабильности. Данные стрессовые реакции способны негативно влиять на иммунную систему и увеличивать вероятность развития заболеваний.

Замечено, что после возвращения клеток, побывавших в космосе, в благоприятную среду, часть полученных повреждений начала устраняться, что указывает на потенциальную возможность восстановления стареющих клеток посредством целенаправленных воздействий.

Полученные данные важны не только для поддержания здоровья космонавтов, но и для изучения процессов старения и развития заболеваний, включая рак, на Земле. Они указывают на важность разработки новых способов защиты работы стволовых клеток во время продолжительных космических перелётов и поиска биологических индикаторов для выявления признаков старения, вызванного стрессом, на ранних стадиях.

Для дальнейшего изучения планируется проведение дополнительных миссий на МКС и исследовательские работы с участием космонавтов. Основное внимание будет уделено наблюдению за изменениями на молекулярном уровне в процессе их возникновения и изучению возможностей применения фармацевтических или генетических методов для поддержания здоровья людей в условиях космического пространства и за его пределами.

Похожие статьи

Новый алгоритм Дарвина-Гёделя учит искусственный интеллект самостоятельно программировать.

В США производят эффективные процессоры: тайванские чипы TSMC возвращаются на родину для завершения производства.

В продаже — новая Lada Granta с увеличенным дорожным просветом

Новые модели Kia могут появиться на российском рынке.

Недорогой аналог Toyota Camry с пробегом более 2000 км завоевал популярность

Рамный внедорожник BAW 212 T01 с мощным двигателем: «Китайский УАЗ» с комфортом.