Rostoucí komerční a vládní zájem o průzkum vesmíru čelí zásadní biologické výzvě: zrychlenému stárnutí lidských buněk. Jelikož jak státem podporované mise, tak soukromé podniky plánují delší pobyty mimo oběžnou dráhu Země, stává se pochopení a zmírnění fyziologických dopadů mikrogravitace prvořadé. Nedávný průlomový výzkum, navazující na předchozí studie astronautů, odhaluje, že kmenové buňky stárnou ve vesmíru úžasnou rychlostí, což podtrhuje kritickou překážku pro budoucnost cestování do hlubokého vesmíru a lidského zdraví.
Předchozí studie soustavně dokumentovaly závažný dopad vesmírných letů na lidské tělo, od ztráty kostní hustoty a otoku nervů v mozku a očích až po změny v genové expresi. Přelomová „studie dvojčat“ NASA z roku 2019, publikovaná v časopise Science, zvláště zdůraznila, že identický dvojče astronaut Scott Kelly utrpěl poškození DNA, sníženou kognitivní funkci a zkrácení telomer – ochranných čepiček na chromozomech – které přetrvávaly i šest měsíců po jeho 340denní misi. Tyto nálezy souhrnně naznačují, že vesmírné prostředí rychle urychluje biologické procesy stárnutí.
Zrychlené buněčné stárnutí v mikrogravitaci
Nová studie, publikovaná v časopise Cell Stem Cell, významně rozšiřuje toto pochopení tím, že prokazuje, že samotné kmenové buňky vykazují výrazné známky stárnutí pod stresem vesmírného letu. Dr. Catriona Jamieson, ředitelka Sanford Stem Cell Institute na Kalifornské univerzitě v San Diegu a hlavní autorka studie, oznámila překvapivé zrychlení: tyto kritické buňky stárnou „desetkrát rychleji ve vesmíru než na Zemi.“ Toto zrychlené stárnutí kmenových buněk je obzvláště znepokojující, protože přímo narušuje přirozenou schopnost těla opravovat tkáně a orgány, což potenciálně předurčuje astronauty k chronickým onemocněním souvisejícím s věkem, jako je rakovina, neurodegenerativní poruchy a srdeční choroby.
Pro provedení tohoto výzkumu vědci odebrali kmenové buňky z lidské kostní dřeně, které byly poté umístěny do „nanobioreaktorů“ – miniaturních, průhledných krevních vaků – a monitorovány ve specializovaných kontejnerech CubeLab. Každý vzorek pacienta byl rozdělen, přičemž jeden CubeLab byl určen pro vesmír a druhý sloužil jako pozemní kontrola. Vzorky určené pro vesmír byly transportovány na palubě komerčních zásobovacích misí SpaceX na Mezinárodní vesmírnou stanici, kde strávily 32 až 45 dní v mikrogravitaci. Po jejich návratu vědci pečlivě porovnali buňky vystavené vesmíru s jejich pozemními protějšky, přičemž použili sekvenování genomu a další pokročilé testy.
Zjištění potvrdila jasné známky zrychleného stárnutí kmenových buněk vystavených mikrogravitaci. Tyto zahrnovaly zvýšenou zánětlivou signalizaci, sníženou údržbu telomer a nárůst genomové nestability – zvýšení replikačních chyb v genetickém kódu, které mohou vést k mutacím. Christopher Mason, genetik z Weill Cornell Medicine, který byl součástí původní studie dvojčat, ale nebyl zapojen do tohoto nového výzkumu, uznal, že studie poskytuje „rozhodně důkazy o určitém stárnutí“ a významně „navazuje a poté výrazně rozšiřuje“ předchozí pochopení molekulárních účinků vesmírných letů, včetně jejich rychlé imunitní odpovědi.
Důsledky pro vesmírné a pozemské zdraví
Důsledky tohoto výzkumu jsou dalekosáhlé. Jelikož vlády a soukromé podniky nadále investují do lunárních misí, průzkumu Marsu a dokonce i vesmírné turistiky, je důkladné pochopení těchto zdravotních rizik nezbytné pro bezpečnost astronautů a úspěch misí. Navíc rychlé zrychlení buněčného stárnutí pozorované v mikrogravitaci by mohlo nabídnout neocenitelné poznatky o pomalejším průběhu biologických procesů souvisejících s věkem zde na Zemi. Dr. Jamieson předpokládá, že tato práce by mohla připravit půdu pro nové terapeutické strategie prospěšné jak pro vesmírné cestovatele, tak pro stárnoucí globální populaci, a to identifikací nových mechanismů, které jsou základem nemocí souvisejících s věkem.
Hlavním cílem, jak jej formulovala Jamieson, je posunout se k „předvídání, prevenci a zvrácení stárnutí kmenových buněk v podmínkách stresu nebo zánětu.“ Tato vědecká hranice se nesnaží pouze chránit budoucí vesmírné průkopníky, ale také slibuje posunout naše chápání dlouhověkosti a nemocí v planetárním měřítku.