Со времен легендарного полета Юрия Гагарина ученые активно исследуют, как космическая среда влияет на человека. Множество научных работ показало, что пребывание за пределами Земли — серьезное испытание для организма. Микрогравитация приводит к ослаблению мышечного корсета и снижению плотности костей, так как отсутствует привычная нагрузка, необходимая для их поддержания. Космическая радиация повреждает ДНК и другие внутриклеточные структуры, увеличивая долговременные риски различных заболеваний.
Значение близнецов: Опыт МКС
Этот эффект ярко иллюстрирует эксперимент с участием астронавта Скотта Келли и его брата-близнеца Марка. Проведя 340 суток на орбитальной станции, Скотт предоставил ученым бесценные данные для сравнения с его братом, оставшимся на Земле.
Наблюдения выявили, что в космосе меняется генная активность, состав кишечного микробиома и длина теломер — особых защитных участков хромосом. Любопытно, что теломеры временно увеличились, что часто связывают с молодым возрастом. Хотя многие показатели нормализовались после возвращения, определенные сдвиги, в том числе в работе генов, оказались устойчивыми.
Новый взгляд на клетки
Последующие крупные исследования в области космической биологии подтвердили, что космос воздействует на тело не только как стрессовый фактор, но и непосредственно на клеточном уровне. Однако механизм старения ключевых кроветворных стволовых клеток, ответственных за обновление иммунной системы и тканей организма, оставался малоизученным.
Космическая лаборатория: Эксперимент стартует
Для ответа на этот вопрос группа ученых под руководством Катрионы Джеймисон совместно со специалистами компании Space Tango провела серию экспериментов на борту Международной космической станции. Объектом исследования стали гемопоэтические стволовые и прогениторные клетки — основа всех клеток крови. Их здоровье критически важно для сопротивляемости болезням и регенерации.
Эти клетки совершили космическое путешествие в рамках четырех грузовых миссий SpaceX на МКС. Для культивирования в невесомости использовались миниатюрные биореакторы-"нанокомплексы", позволяющие выращивать человеческие стволовые клетки. Наблюдение за процессом велось с использованием инструментов на базе искусственного интеллекта.
Удивительное открытие: Быстрое старение в невесомости
В космосе (от 32 до 45 дней) стволовые клетки проявили признаки ускоренного износа, словно прожив годы за считанные недели. Их способность создавать здоровые новые клетки резко снизилась. Вместо этого они перешли в изнурительное состояние гиперфункции, расходуя энергетические ресурсы и потеряв ключевое умение восстанавливать силы в покое. Именно эта способность к отдыху позволяет клеткам поддерживать организм на протяжении жизни.
На молекулярном уровне были зафиксированы рост повреждений ДНК и уменьшение длины теломер — классические маркеры старения. Митохондрии, клеточные энергостанции, также показали признаки выраженного стресса и воспаления.
Интригующим аспектом стала активация ранее "спящих" частей генома. Эти участки ДНК, в норме должны "молчать" для сохранения стабильности. В состарившихся клетках они "просыпались", запуская синтез РНК-молекул, что нарушало нормальные клеточные процессы. Это ослабляет иммунную защиту и увеличивает вероятность развития аномалий.
Луч надежды и новые методы защиты
Авторы исследования, однако, сообщили об обнадеживающем открытии. Когда "космически состаренные" клетки вернули в молодую здоровую среду лаборатории, часть полученных повреждений начала исчезать! Это яркий сигнал для создания новых фармацевтических и генетических подходов. Подобные методы могут в будущем "омолаживать" пострадавшие клетки, обеспечивая надежную защиту здоровья астронавтов во время долгих межпланетных экспедиций.
