一項(xiàng)最新研究顯示，太空旅行會(huì)加速人體造血干細(xì)胞的衰老進(jìn)程，這對(duì)于未來深空探險(xiǎn)是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。研究人員指出，如何保護(hù)我們的干細(xì)胞免受宇宙輻射影響，將成為長(zhǎng)途太空任務(wù)需要攻克的難題之一。

人體中的造血干細(xì)胞（HSC）好比工廠管理者，只有在平靜休息時(shí)才工作得最好。當(dāng)遇到感染或損傷等壓力時(shí)，這些“經(jīng)理”便會(huì)迅速行動(dòng)，大量生成免疫細(xì)胞來保護(hù)機(jī)體。但長(zhǎng)期過度的壓力會(huì)耗損他們的功能，使其衰老更快、效率下降。

想象這些“經(jīng)理”被送往太空。在近地軌道（LEO）環(huán)境中，失重與輻射激增，生物規(guī)律全然不同。 NASA的“雙胞胎研究”顯示，宇航員在太空近一年后，端粒長(zhǎng)度發(fā)生變化，染色體出現(xiàn)倒位及不穩(wěn)定現(xiàn)象，炎性因子也被上調(diào)。此前研究已證實(shí)微重力影響免疫系統(tǒng)，但對(duì)構(gòu)建免疫系統(tǒng)的造血干細(xì)胞（HSPC）如何受影響尚未有明確答案。

為此，加州大學(xué)圣地亞哥分校桑福德干細(xì)胞研究所與NASA、Space Tango公司合作，共同建立了“綜合空間干細(xì)胞軌道研究中心（ISSCOR）”。研究團(tuán)隊(duì)通過SpaceX四次向國(guó)際空間站（ISS）的補(bǔ)給任務(wù)，跟蹤研究了HSPC在軌前、在軌期間及返回地球后的變化。

科學(xué)家們專門設(shè)計(jì)了骨髓“納米生物反應(yīng)器”，并用AI智能攝像頭在CubeLabs實(shí)驗(yàn)?zāi)K中實(shí)時(shí)監(jiān)控干細(xì)胞在微重力環(huán)境下的生長(zhǎng)狀態(tài)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，從太空返回的干細(xì)胞出現(xiàn)了明顯老化跡象：它們新生健康細(xì)胞的能力下降，更易受到DNA損傷，染色體端粒也發(fā)生斷裂。這些變化都指向加速的衰老過程，仿佛原本年輕的細(xì)胞被送上太空，回來后卻變得年老體衰。

研究所主任、醫(yī)學(xué)教授Catriona Jamieson，將太空稱作“對(duì)人體極限的終極壓力測(cè)試”。她強(qiáng)調(diào)，最新發(fā)現(xiàn)表明微重力和宇宙輻射都是加速干細(xì)胞衰老的重要因素。Jamieson表示：“理解這些變化不僅有助于我們保護(hù)長(zhǎng)期執(zhí)行任務(wù)的宇航員，也有助于模擬人類衰老和癌癥等疾病的發(fā)展。這對(duì)邁向新紀(jì)元的商業(yè)太空旅行和近地軌道研究來說至關(guān)重要。”

繼NASA“雙胞胎研究”和空間組學(xué)醫(yī)學(xué)圖譜組項(xiàng)目之后，這項(xiàng)全新的實(shí)驗(yàn)揭示了太空引發(fā)細(xì)胞分子老化的詳細(xì)機(jī)制。只需32至45天的太空飛行，HSPC便表現(xiàn)出早衰跡象：細(xì)胞過度活躍、能量消耗迅速，失去了休眠再生的能力，新生健康細(xì)胞生成受阻，同時(shí)因DNA斷裂、端粒開裂及線粒體壓力等分子損傷紛紛堆積，通常沉默的基因序列也被激活，導(dǎo)致細(xì)胞穩(wěn)定性進(jìn)一步下降。

這些變化在地球上屬于典型的衰老表現(xiàn)，可能削弱免疫防御、增加疾病風(fēng)險(xiǎn)，表明太空環(huán)境很可能加速生物體的“生物鐘”。

造成太空環(huán)境中干細(xì)胞老化的關(guān)鍵因素是高輻射誘發(fā)的“基因毒性壓力”。相關(guān)飛行期間，NASA記錄的輻射劑量為7.6至10.7毫戈（mGy），相當(dāng)于一次常規(guī)CT掃描的劑量。雖然聽起來并不高，但即便是少量宇宙輻射配合太空的多重壓力，也會(huì)在細(xì)胞層面造成嚴(yán)重影響。

令人欣慰的是，當(dāng)被太空環(huán)境損傷的細(xì)胞返回地球、置于“年輕而健康”的環(huán)境后，其中部分損傷出現(xiàn)了恢復(fù)跡象。這提示只要采取適當(dāng)措施，即使老化細(xì)胞也可能得到修復(fù)，仿佛宇航員返回地球后經(jīng)歷了一次“細(xì)胞水療”。

此次發(fā)現(xiàn)提示亟須采取措施，保護(hù)干細(xì)胞不受太空環(huán)境的侵害，同時(shí)要尋找生物“預(yù)警燈”——及早發(fā)現(xiàn)壓力誘發(fā)衰老的生物標(biāo)志物，避免其失控發(fā)展。

研究團(tuán)隊(duì)接下來將繼續(xù)在國(guó)際空間站展開更多任務(wù)，并計(jì)劃開展針對(duì)宇航員自身的實(shí)時(shí)分子變化監(jiān)測(cè)研究，探索藥物或基因技術(shù)，為抵御太空壓力、保障人類健康提供新途徑。

本研究論文已發(fā)表在《細(xì)胞干細(xì)胞》雜志上，原文出處為加州大學(xué)圣地亞哥分校官網(wǎng)。