太空飛行加速干細胞衰老并激活‘暗基因組’

根據9月4日發表在《Cell Stem Cell細胞干細胞》研究文章，提示航天飛行使人類干細胞加速衰老。

此研究是在2021年底至2023年初Space X的四次國際空間站補給任務中進行，開展關于航天飛行對干細胞影響的研究，由NASA資助。研究發現，在太空中，干細胞的功能下降，減少了自我更新或再生的能力。

干細胞遍布人類全身，能夠自我復制或轉變為其他專門細胞——包括血細胞、腦細胞或骨細胞——以進行維護和修復。

美國國家航空航天局曾經在2010年在發現號航天飛機上進行過關于航天飛行對干細胞影響的實驗，當時稱為干細胞再生實驗，旨在研究微重力如何影響小鼠胚胎干細胞生成其他類型細胞的能力。

而在本次新研究中，研究人員使用接受髖關節置換手術的患者捐獻的骨髓干細胞。這些干細胞與免疫系統和血液健康直接相關，被放置在無菌海綿基質上，并存放于手機大小的生物反應器中。在國際空間站上，這些細胞活動通過一個人工智能系統不斷被監測記錄。

在地球上，人類的干細胞約有80%的時間處于休眠（不活躍）狀態。但是在太空中，并非如此，微重力和宇宙輻射對它們產生了巨大影響。干細胞醒來了，并且沒有再返休眠狀態，而是進入功能性疲憊的狀態，無法正常實現功能以產生一個適當的免疫系統。

研究中的一些細胞在太空飛行中維持了長達45天，由于它們比正常狀態下更加活躍，消耗了其能量儲備，呈現出加速老化的跡象，生成新細胞的能力也減少。并且這些干細胞開始激活通常隱藏的DNA區域，稱為重復元素或“黑暗基因組”。

我們已經知道，人類在壓力條件下，特別是強烈壓力下，干細胞會激活這些重復元素。它們是數千年前侵入我們基因組的逆轉錄病毒，代表了我們DNA的55%。它們會導致干細胞進入死亡螺旋。在細胞感到過度緊張，面臨危機時，老化死亡得越快。

好消息是，宇航員返回地球后，干細胞能夠從加速老化中恢復，盡管恢復大約需要一年時間。

研究者們在此次研究中發現，細胞在壓力環境下衰老的過程，類似于白血病患者細胞中出現的干細胞壓力。這項研究對于癌癥患者可能產生有益的影響，因為癌癥患者的干細胞表現出一些與壓力相關的損傷，與新研究在太空中的干細胞中檢測到的情況類似。這是加速（癌癥）研究步伐的一種重要方向。

衰老的明確證據對于宇航員來說，意味著長期任務可能會削弱血液和免疫系統，從而潛在地增加健康風險。研究者們一致認為，新發現有助于科學家理解衰老過程，并開發出減緩或逆轉衰老的新療法。