Eksploracja kosmosu coraz częściej wykracza poza inżynierię i astronomię, stając się unikalnym laboratorium do badania ludzkiej biologii. Misje orbitalne umożliwiają obserwację procesów, których na Ziemi nie da się łatwo odtworzyć. Przykładem są wyniki eksperymentów przeprowadzonych podczas misji Axiom-2, które pokazują, że loty kosmiczne mogą dostarczać bezcennych danych na temat biologii starzenia się oraz odporności komórkowej – z potencjalnymi implikacjami dla medycyny na Ziemi.
Z tego artykułu dowiesz się…
- w jaki sposób loty kosmiczne przyspieszają, a następnie odwracają procesy starzenia biologicznego
- czym jest epigenetic age acceleration (EAA) i jak zmienia się wiek biologiczny astronautów podczas misji
- jaką rolę w tych procesach odgrywa układ odpornościowy i zmiany w populacjach limfocytów T
- dlaczego kosmos staje się unikalną platformą do testowania interwencji przeciwstarzeniowych, także z myślą o populacji na Ziemi
Misja Axiom-2 jako naturalny model badawczy
W maju 2023 roku czteroosobowa załoga misji Axiom-2 spędziła 10 dni na orbicie, realizując liczne eksperymenty z zakresu fizjologii człowieka. Dane z tej misji, opublikowane w czasopiśmie Aging Cell, wskazują, że środowisko kosmiczne stanowi wyjątkowy model do badania procesów starzenia.
Loty kosmiczne narażają organizm na jednoczesne działanie wielu czynników stresogennych: mikrograwitacji, promieniowania jonizującego, zaburzeń rytmu dobowego oraz izolacji społecznej. Taka kumulacja bodźców przyspieszających starzenie się praktycznie nie występuje w warunkach ziemskich, co czyni kosmos idealnym „akceleratorem” badań nad wiekiem biologicznym.
Przyspieszenie starzenia epigenetycznego w kosmosie
Analizując próbki krwi pobrane przed, w trakcie i po misji, naukowcy z Buck Institute for Research on Aging, we współpracy z Weill Cornell Medicine oraz King Faisal Specialist Hospital, zidentyfikowali zjawisko określone jako epigenetic age acceleration (EAA) – przyspieszenie starzenia epigenetycznego.
Średnio EAA wzrosło o 1,91 roku już do siódmego dnia lotu. Co jednak kluczowe, po powrocie na Ziemię u wszystkich astronautów zaobserwowano odwrócenie tego efektu. Starsi członkowie załogi wrócili do wartości sprzed misji, natomiast młodsi wykazali wiek biologiczny niższy niż przed lotem.
Wewnętrzne mechanizmy odmładzania
Według autorów badania wyniki te sugerują istnienie biologicznych mechanizmów, które mogą przeciwdziałać przyspieszonemu starzeniu. Jak podkreśla David Furman, adiunkt Buck Institute, dyrektor Centrum Sztucznej Inteligencji i Bioinformatyki oraz starszy autor publikacji:
Wyniki te wskazują na ekscytującą możliwość, że ludzie posiadają wewnętrzne czynniki odmładzające , które mogą przeciwdziałać tym przyspieszającym starzenie się czynnikom stresogennym.
Furman dodaje, że:
Wykorzystanie lotów kosmicznych jako platformy do badania mechanizmów starzenia daje nam działający model, który umożliwi nam dążenie do ostatecznego celu, jakim jest identyfikacja i wzmocnienie tych czynników odmładzających zarówno u astronautów, jak i u tych z nas, którzy planują starzeć się w bardziej konwencjonalny sposób.
Układ odpornościowy a wiek biologiczny
Szczegółowa analiza próbek krwi objęła 32 różne zegary epigenetyczne oparte na metylacji DNA. Badaniami kierował Matias Fuentealba, bioinformatyk i doktorant Buck Institute, pierwszy autor publikacji.
Wyniki wykazały, że znaczną część obserwowanego przyspieszenia starzenia się można przypisać zmianom w składzie komórek układu odpornościowego. Kluczową rolę odegrały tu modyfikacje w populacjach limfocytów T regulatorowych oraz naiwnych limfocytów T CD4+.
Jednak nawet po uwzględnieniu tych zmian, predyktory wieku chronologicznego nadal wskazywały na przyspieszenie starzenia w trakcie lotu kosmicznego. Jak zauważa Furman:
Odkrycia sugerują, że loty kosmiczne indukują szybkie, ale odwracalne zmiany epigenetyczne, które częściowo różnią się od przesunięć komórkowych.I dodaje: dzięki temu loty kosmiczne stają się platformą do badania mechanizmów starzenia i testowania interwencji geroprotekcyjnych.
Mikrograwitacja w laboratorium
Aby lepiej zrozumieć wpływ kosmosu na różne tkanki, zespół Furman’a odtwarza warunki mikrograwitacji w laboratorium. Wykorzystuje do tego organoidy wyhodowane z komórek serca, mózgu oraz układu odpornościowego. Takie podejście pozwala analizować reakcje komórek na stres kosmiczny bez konieczności każdorazowego wysyłania eksperymentów na orbitę.
Równolegle opatentowana technologia Buck Institute została wydzielona do spółki, której celem jest rozwój narzędzi badawczych dla odkrywania leków oraz rozwiązań skierowanych do osób zainteresowanych aktywnym wpływaniem na proces starzenia.
Główne wnioski
- Misja Axiom-2 ujawniła przyspieszenie starzenia epigenetycznego średnio o 1,91 roku już w pierwszym tygodniu lotu kosmicznego, mierzone za pomocą 32 zegarów metylacji DNA.
- Po powrocie na Ziemię zmiany te były odwracalne – starsi astronauci wrócili do wartości sprzed lotu, a młodsi osiągnęli niższy wiek biologiczny.
- Istotnym czynnikiem przyspieszenia starzenia były zmiany w układzie odpornościowym, zwłaszcza w populacjach limfocytów T regulatorowych i naiwnych CD4+.
- Loty kosmiczne stanowią praktyczny model badania mechanizmów starzenia i odporności komórkowej, umożliwiając testowanie przyszłych interwencji geroprotekcyjnych.
Źródło:
- Buck Institute for Research on Aging
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/acel.70360
