Eine neue, von der NASA finanzierte Studie hat ergeben, dass Raumflüge die Alterung blutbildender Stammzellen im menschlichen Körper beschleunigen. Dies gibt Anlass zu Bedenken hinsichtlich der langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen längerer Weltraummissionen. Im Rahmen der in der Fachzeitschrift Cell Stem Cell veröffentlichten Studie wurden menschliche hämatopoetische Stamm- und Vorläuferzellen, die an Bord von vier SpaceX- Versorgungsmissionen zur Internationalen Raumstation ( ISS ) geflogen waren, untersucht und mit identischen Proben auf der Erde verglichen.
Die Experimente wurden mit Zellen durchgeführt, die von mehreren menschlichen Spendern gesammelt wurden. Diese Zellen, die für die Produktion aller Arten von Blut- und Immunzellen im Knochenmark verantwortlich sind, wurden im Dezember 2021, Juli 2022, November 2022 und März 2023 mit Missionen zur ISS transportiert. Die Proben blieben 30 bis 45 Tage im Orbit, bevor sie zur Analyse zurückgebracht wurden. Die Forscher stellten fest, dass die Regenerationsfähigkeit der im Weltraum exponierten Stammzellen messbar nachließ. Die Zellen wurden während des Fluges überaktiv und verloren ihre Fähigkeit, in einen Ruhezustand zurückzukehren, der für die langfristige Erhaltung und Erholung unerlässlich ist.
Diese Überaktivierung erschöpfte die regenerativen Reserven der Zellen und beeinträchtigte ihre Funktion. Die Analyse zeigte zudem erhöhte DNA-Schäden, verkürzte Telomere an den Chromosomenenden sowie Anzeichen von Zellstress und Entzündungen. Neben dem Funktionsverlust zeigten die Zellen eine erhöhte mitochondriale Aktivität und eine ausgelöste Expression normalerweise inaktiver Teile des Genoms, die manchmal als „dunkles Genom“ bezeichnet werden. Diese Veränderungen, so die Wissenschaftler , seien charakteristisch für das Altern und wurden in den auf der Erde aufbewahrten Kontrollproben nicht beobachtet.
Wissenschaftler identifizieren Alterungsmarker in blutbildenden Zellen
Die Studie stellte fest, dass die Reaktion bei einzelnen Spendern unterschiedlich ausfiel, was auf mögliche Unterschiede in der biologischen Widerstandsfähigkeit gegenüber Raumflügen hindeutet. Die leitende Forscherin der Studie, Dr. Catriona Jamieson, Direktorin des Sanford Stem Cell Institute an der University of California San Diego School of Medicine, sagte, die Ergebnisse lieferten neue Erkenntnisse darüber, wie sich Weltraumbedingungen auf zellulärer Ebene auf den menschlichen Körper auswirken. Sie betonte, dass die beobachteten Unterschiede zwischen den Spenderzellen auf individuelle Unterschiede in der Reaktion von Stammzellen auf Umweltstressoren wie Mikrogravitation und Weltraumstrahlung hindeuteten.
Die Forschung umfasste den Einsatz künstlicher Intelligenz gesteuerter Nano-Bioreaktorsysteme, die es den Wissenschaftlern ermöglichten , Zellveränderungen im Orbit in Echtzeit zu überwachen. Die Stammzellen wurden in kompakten, in sich geschlossenen Einheiten an Bord der Raumstation untergebracht, die eine kontinuierliche Überwachung ihres Wachstums, ihrer Genexpression und ihrer Stoffwechselaktivität ermöglichten. Diese Systeme lieferten ein Maß an biologischer Detailliertheit, das in Mikrogravitationsexperimenten bisher nicht möglich war.
Menschliche Zellen verlieren in der Mikrogravitation ihre regenerative Funktion
Anders als auf der Erde, wo Atmosphäre und Magnetfeld einen weitgehenden Schutz vor kosmischer Strahlung bieten, sind Astronauten in einer niedrigen Erdumlaufbahn höheren Konzentrationen ionisierender Strahlung ausgesetzt. In Kombination mit der Mikrogravitation stellt diese Umgebung die menschliche Physiologie vor besondere Herausforderungen. Frühere Studien haben Raumflüge mit Knochenschwund, Muskelschwund, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Veränderungen des Immunsystems in Verbindung gebracht. Die aktuellen Erkenntnisse ergänzen diese Liste um die Alterung und Funktionsstörung von Stammzellen.
Die Studie war Teil der laufenden Bemühungen der NASA , die Auswirkungen von Raumflügen auf die menschliche Biologie zu verstehen und sich auf längerfristige Missionen jenseits der erdnahen Umlaufbahn vorzubereiten. Die Studie ließ zwar keine Rückschlüsse auf langfristige Gesundheitsrisiken zu, lieferte aber empirische Daten zu zellulären Reaktionen unter Raumflugbedingungen. Weitere Forschungen werden fortgesetzt, darunter zusätzliche Experimente, die im August 2025 an Bord einer SpaceX- Versorgungsmission gestartet werden. Die Ergebnisse tragen zu einer wachsenden Zahl wissenschaftlicher Literatur bei, die sich mit den grundlegenden Auswirkungen der Weltraumumgebung auf den menschlichen Körper befasst. – Von Content Syndication Services .