Stammzellen älter als je zuvor: Forschungen im Weltraum schlagen Wellen!
Neue Studien zeigen, wie menschliche Stammzellen im Weltraum altern und mögliche Behandlungen für Herzerkrankungen revolutionieren könnten.
Stammzellen älter als je zuvor: Forschungen im Weltraum schlagen Wellen!
Eine neue Studie hat alarmierende Erkenntnisse über die Auswirkungen des Weltraums auf menschliche Stammzellen ans Licht gebracht. Gestützt auf Daten, die während vier SpaceX-Versorgungsmissionen zur Internationalen Raumstation (ISS) zwischen Ende 2021 und Anfang 2023 gesammelt wurden, zeigt die Forschung, dass Stammzellen im Weltraum schneller altern. Professor Catriona Jamieson vom Sanford Stem Cell Institute betont die Bedeutung dieser Erkenntnisse für langfristige Weltraummissionen, insbesondere wenn der menschliche Körper extremen Bedingungen ausgesetzt ist. Die Studie, die teilweise von der NASA finanziert und in der Fachzeitschrift Cell Stem Cell veröffentlicht wurde, ist die erste ihrer Art, die die Funktionsweise von Stammzellen in einer niedrigen Erdumlaufbahn direkt und in Echtzeit beobachtet.
Ein innovativer Bioreaktor mit KI-Überwachungssystem wurde genutzt, um die Stammzellen während der Experimente zu beobachten. Für die Untersuchungen wurden Knochenmarkstammzellen von Patienten mit Hüftgelenksersatz zur ISS geflogen. Es wurde festgestellt, dass Stammzellen üblicherweise bis zu 80 % der Zeit inaktiv sind, um Energiereserven aufrechtzuerhalten. Im Weltraum jedoch blieben diese Zellen konstant aktiv, was zu einem schnellen Verlust ihrer Energiereserven führte und die Stammzellen vor einer beschleunigten Alterung stellte.
Mechanismen der schnellen Alterung
Ein besonders besorgniserregender Befund ist die Aktivierung von „dunklen Genen“, die Überreste von Retroviren im menschlichen Genom darstellen. Diese Gene machen etwa 55 % des Genoms aus und werden unter extremem Druck aktiviert. Professor Jamieson zieht Parallelen zu Patienten im Stadium der Präleukämie, bei denen ähnliche Alterungsprozesse beobachtet werden. Die Ergebnisse zeigen, dass einige Zellproben bis zu 45 Tage auf der ISS überlebten, jedoch aufgrund der Überaktivität schnell alterten. Vorläufige Daten deuten darauf hin, dass sich Stammzellen nach ihrer Rückkehr zur Erde regenerieren können, was bis zu einem Jahr dauern könnte.
Die Entdeckungen dieser Studie sind nicht nur für die zukünftige Raumfahrt von Bedeutung, sondern könnten auch wichtige Implikationen für die Behandlung von Krebs und degenerativen Erkrankungen auf der Erde haben. Dr. Arun Sharma vom Cedars-Sinai Medical Center hebt hervor, dass Langzeitflüge das Immun- und Blutsystem schwächen können, und die Forscher betonen die Notwendigkeit, die Risiken der Umgebung in niedriger Umlaufbahn zu erfassen, um effektive Präventionsstrategien zu entwickeln.
Neuartige Ansätze zur Regeneration von Herzzellen
Parallel zu den Forschungen über Stammzellen im Weltraum gibt es bedeutende Fortschritte in der regenerativen Medizin, insbesondere bei der Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Diese stellen die weltweit häufigste Todesursache dar, mit fast 18 Millionen Todesfällen jährlich. Über 640 Millionen Menschen sind von einer Form dieser Erkrankungen betroffen. Geschädigtes Herzmuskelgewebe ist nicht regenerationsfähig, was die Behandlung komplex macht, insbesondere angesichts der begrenzten Verfügbarkeit von Spenderherzen.
Ein Forschungsteam der Emory University nutzte die Mikrogravitation auf der ISS, um neue Therapieansätze zu untersuchen. Induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) werden als vielversprechende Option erforscht, da sie aus Haut- oder Blutproben zurückprogrammiert werden können, um sich in Kardiomyozyten, die Herzmuskelzellen sind, zu entwickeln. Auf der ISS wuchsen die Zellen in dreidimensionalen Sphäroiden schneller als die Kontrollgruppen auf der Erde. Diese Entwicklung zeigt das Potenzial, die Herausforderungen bei der Herstellung von hochwertigen Herzzellen zu überwinden und könnte möglicherweise die Behandlungsmethoden revolutionieren.
Die genetischen Analysen ergaben, dass die Zellen im Weltraum eine verstärkte Expression von Genen aufwiesen, die für das Überleben der Zellen wichtig sind. Diese Zellen produzierten mehr Überlebensproteine und zeigten Anzeichen einer größeren Reife, was neue Strategien zur Erzeugung von kräftigeren Herzzellen mit verbessertem Überleben ermöglichen könnte. Solche Entwicklungen würden Millionen von Patienten neue Hoffnung geben und könnten die Therapien gegen Herzerkrankungen transformieren.
Insgesamt verdeutlicht die Forschung in der Mikrogravitation die Wechselwirkungen zwischen Weltraumumgebungen und biologischen Prozessen und könnte weitreichende Folgen für die Gesundheit von Astronauten sowie für therapeutische Ansätze auf der Erde haben. Während die Wissenschaft weiterhin die Mechanismen untersucht, die für diese Veränderungen verantwortlich sind, wird klar, dass der Weltraum nicht nur ein Ort des Staunens, sondern auch ein Labor für Pionierarbeit in der Medizin ist.
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