یک مطالعه‌ی جدید از مؤسسه سلول‌های بنیادی سانفورد در دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو نشان می‌دهد که پروازهای فضایی تنها بر عضلات و استخوان‌های فضانوردان تأثیر نمی‌گذارند، بلکه حتی روند پیری سلول‌های بنیادی خونی را نیز تسریع می‌کنند.
محققان دریافتند که سلول‌های بنیادی خونساز و پیش‌ساز (HSPCs) پس از چند هفته حضور در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS)، علائم روشنی از پیری زودرس را نشان می‌دهند. این سلول‌ها توانایی خود برای تولید سلول‌های خونی سالم را از دست داده، دچار آسیب‌های DNA می‌شوند و در انتهای کروموزوم‌هایشان تلومرها کوتاه‌تر می‌شوند؛ که همگی از نشانه‌های کلاسیک پیری سلولی محسوب می‌شوند.
دکتر کاترینا جمیسون، مدیر این مؤسسه و نویسنده اصلی مطالعه می‌گوید:
«فضا، نهایی‌ترین آزمایش استرس برای بدن انسان است. یافته‌های ما بسیار مهم هستند زیرا نشان می‌دهند که فشارهای محیطی در فضا – مانند بی‌وزنی و پرتوهای کیهانی – می‌توانند روند پیری مولکولی سلول‌های بنیادی خونی را تسریع کنند.»
تمرکز جدید بر سلول‌های بنیادی
این نتایج جدید، ادامه‌دهنده‌ی پژوهش معروف ناسا به نام مطالعه دوقلوها (Twins Study) است. در این تحقیق، فضانورد اسکات کلی یک سال را در فضا گذراند در حالی که برادر دوقلوی او مارک کلی روی زمین باقی ماند. یافته‌ها نشان دادند که پرواز فضایی می‌تواند عملکرد سیستم ایمنی و طول تلومرها را تغییر دهد.
اگرچه برخی تغییرات پس از بازگشت به زمین برگشت‌پذیر بودند، اما برخی دیگر ماندگار ماندند و این نگرانی‌ها را در مورد ماموریت‌های طولانی‌مدت فضایی افزایش دادند. در این مطالعه جدید، محققان به‌طور خاص روی سلول‌های بنیادی و روند پیری آنها در فضا متمرکز شدند.
ردیابی پیری سلولی در فضا
برای بررسی تغییرات در زمان واقعی، تیم تحقیقاتی سیستم‌های خودکار و هوش مصنوعی “نانو بیورآکتور” را در چهار مأموریت تأمین محموله اسپیس‌ایکس (SpaceX) به فضا فرستادند.
این پلتفرم‌های کوچک‌سازی‌شده با همکاری شرکت Space Tango طراحی شدند تا سلول‌های بنیادی انسانی را در شرایط بی‌وزنی زنده نگه دارند و تقسیمات سلولی را با میکروسکوپ‌های پیشرفته و تحلیل‌های آنبورد پایش کنند.
برخی سلول‌ها بین ۳۲ تا ۴۵ روز در مدار باقی ماندند، که این مدت زمان کافی بود تا پژوهشگران ببینند فضا چگونه ساختار و عملکرد سلول‌ها را تغییر می‌دهد.
بی‌وزنی، عامل اصلی استرس سلولی
نتایج نشان دادند که در فضا، سلول‌های بنیادی خونی حالت طبیعی چرخه کار و استراحت خود را از دست می‌دهند. به‌طور معمول، این سلول‌ها بین دوره‌های فعالیت و استراحت جابجا می‌شوند تا ظرفیت بازسازی خود را حفظ کنند. اما در بی‌وزنی، سلول‌ها بیش‌فعال شده و منابع انرژی خود را سریع‌تر مصرف کردند.
این وضعیت منجر به کاهش توانایی آنها در تولید سلول‌های خونی سالم شد. آسیب‌های مولکولی در چندین سطح افزایش یافت:
- آسیب‌های DNA بیشتر شد
- تلومرها کوتاه‌تر شدند
- سیگنال‌های استرس از میتوکندری افزایش یافت
همچنین محققان مشاهده کردند که بخش‌هایی از ژنوم که معمولاً خاموش هستند، تحت فشار فضایی فعال می‌شوند. این اختلال می‌تواند تعادل سیستم ایمنی را برهم بزند و خطر ابتلا به بیماری‌ها را افزایش دهد.
دکتر جمیسون توضیح می‌دهد:
«درک این تغییرات، نه‌تنها به ما کمک می‌کند تا از فضانوردان در مأموریت‌های طولانی محافظت کنیم، بلکه به ما کمک می‌کند مدل‌های بهتری از پیری سلولی و بیماری‌هایی مانند سرطان در زمین بسازیم.»
اثرات پیری سلولی در فضا و زمین
سلول‌های بنیادی خونی، اساس سیستم ایمنی و تولید خون در بدن هستند. اگر این سلول‌ها آسیب ببینند، تمام ساختار دفاعی بدن تضعیف می‌شود. برای فضانوردانی که به ماه، مریخ یا ایستگاه‌های فضایی تجاری سفر می‌کنند، این آسیب می‌تواند پیامدهای مهمی داشته باشد:
- افزایش آسیب‌پذیری در برابر عفونت‌ها
- کندی روند ترمیم زخم‌ها
- خطرات بلندمدت برای سلامتی پس از بازگشت به زمین
فضا شرایطی فراهم می‌کند که روی زمین قابل شبیه‌سازی نیست؛ ترکیبی از بی‌وزنی، پرتوهای کیهانی، تغییرات چرخه خواب و بیداری و انزوا که همگی باعث استرس شدید سلولی می‌شوند. این محیط، آزمایشگاهی منحصربه‌فرد برای کشف مسیرهای مولکولی دخیل در پیری سلولی است.
خبر خوب: برخی آسیب‌ها برگشت‌پذیرند
یکی از یافته‌های امیدوارکننده این است که وقتی سلول‌های بنیادی پس از بازگشت به زمین، در یک محیط سالم و جوان قرار گرفتند، بخشی از آسیب‌ها به‌تدریج ترمیم شد.
- تلومرها دوباره پایدار شدند
- علائم استرس سلولی کاهش یافت
- ظرفیت بازسازی سلول‌ها بهبود پیدا کرد
این نتایج نشان می‌دهند که روند پیری در فضا لزوماً برگشت‌ناپذیر نیست و با استفاده از داروها، روش‌های ژنی، تغذیه هدفمند، تمرین‌های ورزشی و برنامه‌های خواب مناسب می‌توان تا حد زیادی از این آسیب‌ها جلوگیری کرد.
چشم‌انداز آینده تحقیقات سلول‌های بنیادی در فضا
شرکت Space Tango با استفاده از سخت‌افزار CubeLab، آزمایش‌هایی را در مدار انجام داد که شامل تصویربرداری دقیق و کنترل شرایط محیطی بود.
به گفته تویمن کلمنتس، هم‌بنیان‌گذار شرکت Space Tango:
«ترکیب قابلیت‌های CubeLab با میکروسکوپ‌های دقیق، این تحقیقات را ممکن ساخته و در آینده نیز ادامه خواهد یافت.»
تا امروز، مؤسسه سلول‌های بنیادی سانفورد ۱۷ مأموریت فضایی را به ایستگاه فضایی بین‌المللی فرستاده و قصد دارد آزمایش‌های بیشتری انجام دهد که شامل بررسی تأثیرات بالینی روی فضانوردان خواهد بود.
جمع‌بندی
این تحقیق که در مجله Cell Stem Cell منتشر شده، نه‌تنها به ما کمک می‌کند تا درک بهتری از پیری سلولی در فضا داشته باشیم، بلکه یافته‌های آن می‌توانند به توسعه درمان‌های جدید برای اختلالات مرتبط با پیری و سرطان در زمین نیز کمک کنند.
با گسترش پروازهای فضایی تجاری و مأموریت‌های طولانی‌مدت، دانستن اینکه چگونه می‌توان سلول‌های بنیادی را جوان و سالم نگه داشت، برای آینده بشریت حیاتی خواهد بود.
