Trở về Trái đất sau khi ở ngoài vũ trụ, tế bào gốc của các phi hành gia đã thay đổi

Một nghiên cứu mới đã phát hiện ra rằng các tế bào gốc của con người bị hao mòn và lão hóa nhanh hơn nhiều trong không gian, đây là một vấn đề đối với bất kỳ ai hy vọng thực hiện một chuyến đi dài qua hệ mặt trời của chúng ta.

Các nhà khoa học đã sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để theo dõi những thay đổi đối với tế bào gốc được vận chuyển đến Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) thông qua các nhiệm vụ tiếp tế của SpaceX. Theo một tuyên bố do các nhà nghiên cứu công bố, khi ở trong không gian, các tế bào gốc này mất đi một phần khả năng tạo ra các tế bào mới, dễ bị tổn thương DNA hơn và lão hóa nhanh hơn.

Phát hiện của nghiên cứu, được công bố vào ngày 4 tháng 9 trên tạp chí Cell Stem Cell , củng cố các nghiên cứu trước đây về sức khỏe không gian. Điều này làm nổi bật những thách thức của việc đưa con người vào không gian trong thời gian dài — điều mà nhân loại cần phải vượt qua nếu muốn thuộc địa hóa các hành tinh khác như sao Hỏa.

"Không gian là thử thách căng thẳng tột độ đối với cơ thể con người," đồng tác giả nghiên cứu Catriona Jamieson, giám đốc Viện Tế bào gốc Sanford và giáo sư y khoa tại Đại học California San Diego, cho biết trong tuyên bố.

Bà nói: "Những phát hiện này cực kỳ quan trọng vì chúng cho thấy các yếu tố gây căng thẳng trong không gian — như vi trọng lực và bức xạ thiên hà vũ trụ — có thể đẩy nhanh quá trình lão hóa phân tử của các tế bào gốc máu."

Cơ thể con người không được tạo ra cho không gian. Khi ở trên đó, loài người phải chịu đựng những áp lực môi trường hoàn toàn khác biệt. Hai yếu tố gây căng thẳng và gây hại đáng chú ý là trạng thái gần như không trọng lượng hoàn toàn của vi trọng lực và bức xạ vũ trụ — các hạt hạ nguyên tử siêu nhỏ di chuyển nhanh trong không gian.

Thách thức khi vươn tới những vì sao

Các nghiên cứu trước đây nhiều lần đã ghi nhận rằng con người phải chịu đựng nhiều tác động xấu đến sức khỏe trong không gian. Ví dụ, một nghiên cứu năm 2022 cho thấy các phi hành gia bị mất mật độ xương kéo dài hàng thập kỷ sau khi trải qua hơn sáu tháng trên quỹ đạo. Các nhà khoa học thậm chí đã đề xuất rằng việc thuộc địa hóa sao Hỏa có thể cần phải chỉnh sửa một số DNA để đảm bảo cơ thể chúng ta đối phó được với cuộc sống xa hành tinh quê hương.

Trong nghiên cứu mới này, các nhà nghiên cứu đã xem xét các tế bào gốc và tế bào tiền thân tạo máu (HSPCs). Những tế bào này điều chỉnh sức khỏe hệ thống miễn dịch và khả năng giám sát miễn dịch ung thư. Theo nghiên cứu, các công trình trước đây đã chỉ ra rằng việc tiếp xúc với vi trọng lực có thể ảnh hưởng đến các thay đổi về miễn dịch và trao đổi chất, nhưng chưa làm rõ thời gian ở trong không gian ảnh hưởng như thế nào đến tính toàn vẹn phân tử và khả năng chức năng của HSPCs.

Nhóm nghiên cứu đã lấy các tế bào người từ tủy xương của những người đồng ý tham gia phẫu thuật thay khớp hông, sau đó nuôi cấy các tế bào này trong một lò phản ứng sinh học nano, một loại vật chứa có thể tạo điều kiện cho các phản ứng sinh học. Các nhà nghiên cứu đã thực hiện thí nghiệm của họ trên Trái Đất và trong 4 nhiệm vụ lên ISS.

Sử dụng các công cụ hình ảnh được hỗ trợ bởi AI để giám sát hoạt động của tế bào, các nhà khoa học nhận thấy những thay đổi tế bào trong các mẫu không gian tương tự như những thay đổi được thấy trong quá trình lão hóa tế bào bình thường trên Trái Đất, nhưng chúng xảy ra với tốc độ nhanh hơn.

Ví dụ, các tế bào hoạt động mạnh hơn bình thường và đang mất khả năng nghỉ ngơi và phục hồi. Theo nghiên cứu, các nhà nghiên cứu cũng quan sát thấy hoạt động nhiều hơn ở một phần của "bộ gen tối" — các khu vực ít được hiểu rõ hơn của bộ gen có liên quan đến phản ứng căng thẳng và lão hóa.

Mặc dù các phát hiện của nghiên cứu vẽ nên một bức tranh đáng ngại cho việc du hành không gian dài hạn, nhưng chúng cũng đi kèm với một tia hy vọng: Tổn thương được thấy trong các tế bào bắt đầu đảo ngược khi chúng được đặt trong môi trường mô non và khỏe mạnh. Theo tuyên bố, sự phục hồi này cho thấy khả năng trẻ hóa các tế bào bị lão hóa.

Những thay đổi tế bào và quá trình lão hóa tăng tốc được ghi nhận trong nghiên cứu mới có thể giúp các nhà nghiên cứu bảo vệ các phi hành gia dành thời gian trong không gian tốt hơn, cũng như những người lão hóa trong điều kiện bình thường trên Trái Đất.

Bà Jamieson kết luận: "Hiểu được những thay đổi này không chỉ cho chúng ta biết cách bảo vệ các phi hành gia trong các nhiệm vụ dài hạn mà còn giúp chúng ta mô hình hóa sự lão hóa của con người và các bệnh như ung thư ngay trên Trái Đất. Đây là kiến thức thiết yếu khi chúng ta bước vào một kỷ nguyên mới của du hành không gian thương mại và nghiên cứu trong quỹ đạo Trái Đất tầm thấp."

Nguồn: Live Science