Descubren cómo los viajes espaciales aceleran el envejecimiento de las células madre de la sangre

Viajar fuera de la Tierra siempre fue visto como un desafío físico y psicológico extremo.

Sin embargo, la ciencia acaba de confirmar que el reto es todavía mayor: el espacio acelera el envejecimiento de las células madre que producen la sangre y sostienen al sistema inmunológico.

Investigadores del Instituto Sanford de Células Madre de la Universidad de California en San Diego, EEUU, lo demostraron con un experimento pionero, cuyos resultados fueron publicados ayer en la revista Cell Stem Cell.

El hallazgo no solo pone en alerta a las agencias espaciales que preparan misiones de larga duración, también abre una nueva vía para comprender mejor cómo envejece el cuerpo humano en la Tierra y cómo se desarrollan enfermedades graves como el cáncer.

El equipo científico diseñó una estrategia innovadora para estudiar a escala microscópica los efectos de la vida en órbita. Construyeron diminutos laboratorios autónomos, bautizados como “nanobiorreactores”, capaces de mantener con vida células madre humanas en condiciones controladas.

Estos dispositivos fueron enviados en cuatro vuelos de SpaceX a la Estación Espacial Internacional (EEI), donde permanecieron entre 32 y 45 días. Durante ese tiempo, un sistema basado en inteligencia artificial permitió monitorear las células en tiempo real, algo que nunca antes se había realizado en investigaciones espaciales de este tipo.

Al regreso de las misiones, los especialistas compararon las muestras expuestas en el espacio con otras cultivadas en la Tierra. Los resultados fueron contundentes.

Las células madre hematopoyéticas mostraron daños asociados al envejecimiento acelerado: menor capacidad de autorrenovación, mutaciones en el ADN, inflamación interna y un acortamiento significativo de los telómeros, las estructuras que protegen los extremos de los cromosomas.

“El espacio es la prueba de estrés definitiva para el cuerpo humano”, declaró Catriona Jamieson, directora del Instituto Sanford. Para la investigadora, lo novedoso del estudio radica en que permite observar cómo factores como la radiación cósmica y la microgravedad empujan a las células hacia un deterioro temprano.

La sangre que circula por el cuerpo humano depende de la acción de las células madre hematopoyéticas, encargadas de producir glóbulos rojos, blancos y plaquetas a lo largo de toda la vida. Si estas células pierden vitalidad, el sistema inmunológico se debilita y aumentan las probabilidades de desarrollar patologías graves, entre ellas ciertos tipos de cáncer.

En condiciones espaciales, los investigadores detectaron que las células entraban en un estado de “hiperactividad” poco saludable. Se dividían demasiado rápido, agotando su capacidad natural de descanso, y sus mecanismos de reparación sufrían fallas. Esa combinación derivó en mutaciones genéticas, algunas de las cuales recordaban a procesos vinculados con la hematopoyesis clonal, un fenómeno que en la Tierra eleva el riesgo de leucemia.

Un dato clave fue que el número de mutaciones registradas en las células que viajaron al espacio resultó hasta cinco veces superior al de las expuestas a rayos X en laboratorios terrestres. Lo llamativo es que la radiación recibida en las misiones fue comparable a la de una tomografía médica.

Eso sugiere que la microgravedad y la radiación cósmica de alta energía actúan en conjunto para potenciar el deterioro celular.

Se trata de un factor que obliga a reconsiderar los protocolos de seguridad biológica en los planes de exploración espacial de larga duración, como los futuros viajes a Marte.

Los análisis también identificaron la activación de fragmentos genéticos normalmente silenciados. Estos elementos repetitivos del genoma suelen permanecer inactivos, pero en el espacio se encendieron como una alarma silenciosa que refuerza la idea de que el organismo bajo condiciones extremas se enfrenta a un nivel de estrés biológico mayor al imaginado.

El espacio se comporta como un acelerador natural del tiempo biológico. Lo que en la Tierra demanda años en manifestarse, en órbita aparece en pocas semanas.

Ese es uno de los motivos por los que los expertos celebran la relevancia de este estudio. No solo brinda herramientas para proteger la salud de los astronautas, también ofrece un modelo extraordinario para observar el proceso de envejecimiento humano con un nivel de detalle que sería imposible lograr en condiciones normales.

“La aptitud de las células madre y progenitoras hematopoyéticas humanas (HSPC) disminuye tras la exposición a factores de estrés que reducen la supervivencia, la latencia, el mantenimiento de los telómeros y la autorrenovación, acelerando así el envejecimiento. Si bien investigaciones previas de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) revelaron disfunción inmunitaria en órbita baja (LEO), no se había estudiado el impacto de los vuelos espaciales en el envejecimiento de las HSPC humanas”, describieron los expertos en la revista científica.

Y agregaron: ““Para estudiar el envejecimiento de las HSPC, nuestro equipo de Investigación Orbital de Células Madre Espaciales Integradas (ISSCOR), financiado por la NASA, desarrolló nanobiorreactores de nicho en médula ósea con un indicador lentiviral bicistrónico fluorescente basado en la ubiquitinación para el seguimiento de las HSPC en tiempo real en CubeLabs basados ​​en inteligencia artificial (IA). En misiones de un mes a la Estación Espacial Internacional (ISS) (SpX-24, SpX-25, SpX-26 y SpX-27), en comparación con controles terrestres, la secuenciación del reportero FUCCI2BL, del genoma completo y del transcriptoma, y ​​los arrays de citocinas demostraron una desregulación del ciclo celular, de citocinas inflamatorias, de genes mitocondriales, del elemento repetitivo humano y de la enzima de edición del ARNm de la apolipoproteína B, polipéptido catalítico similar a 3 (APOBEC3), junto con mutaciones hematopoyéticas clonales”.

Los investigadores comprobaron que parte del daño podía revertirse al devolver las células a un microambiente joven y saludable en el laboratorio. Esa recuperación parcial abre la posibilidad de diseñar terapias que mitiguen el desgaste acelerado, tanto en el espacio como en la Tierra.

La idea de intervenir farmacológicamente o incluso a través de técnicas genéticas para proteger a las células madre durante misiones espaciales prolongadas ya forma parte de los próximos pasos de la investigación.

Los científicos determinaron también que “los análisis de envejecimiento multiómico funcionalmente organizado de las células madre hematopoyéticas (HSPC-FOMA) revelaron una reducción en el mantenimiento de los telómeros, y la capacidad de replatación, lo cual indica un envejecimiento de las HSPC asociado al espacio que podría limitar los vuelos espaciales de larga duración”.

El Instituto Sanford anunció que continuará enviando misiones a la EEI y que trabajará con astronautas reales para profundizar en los efectos detectados. Hasta el momento, la institución realizó 17 misiones a la estación orbital, y el nuevo hallazgo refuerza la importancia de continuar por ese camino.

Este avance recuerda inevitablemente al NASA Twins Study, realizado entre 2015 y 2016, cuando el astronauta Scott Kelly permaneció casi un año en la EEI mientras su hermano gemelo, Mark, seguía en la Tierra.

Ese trabajo que cubrió Infobae al hablar con el astronauta protagonista, permitió identificar cambios en los telómeros y alteraciones en la expresión genética durante las estancias espaciales prolongadas.

Lo que marca la diferencia con el estudio actual es la precisión. Al enfocarse en las células madre hematopoyéticas, los investigadores lograron observar mecanismos moleculares que hasta ahora permanecían invisibles.

La comunidad científica coincide en que los datos aportan una pieza clave para entender cómo el espacio presiona a las células hacia un envejecimiento prematuro.

“Estos hallazgos son clave para entender cómo factores como la microgravedad y la radiación cósmica afectan el envejecimiento molecular de las células madre sanguíneas. Esto no solo tiene implicaciones para la salud de los astronautas, sino también para entender mejor el envejecimiento y enfermedades como el cáncer en la Tierra”, explicó Jamieson.

Las implicaciones de este descubrimiento van mucho más allá de la seguridad de los astronautas. La información recolectada podría abrir nuevas rutas en el tratamiento de enfermedades relacionadas con el envejecimiento.

Al observar en un lapso breve cómo las células sufren mutaciones, pierden capacidad regenerativa y activan genes normalmente dormidos, los científicos tienen frente a sí un laboratorio viviente para estudiar cómo se originan ciertos cánceres y cómo se debilita el sistema inmunitario con la edad.

El estudio plantea además preguntas sobre la resiliencia del cuerpo humano y sus posibilidades de adaptación. Si bien parte de los efectos se revirtieron en condiciones terrestres, el hecho de que algunos daños persistan sugiere que el organismo tiene un límite en su capacidad de recuperación.

Esa conclusión obliga a imaginar nuevas tecnologías de protección biológica que podrían aplicarse no solo a exploradores espaciales, también a pacientes en la Tierra que enfrentan enfermedades degenerativas.

La investigación con células madre en órbita ya no es solo un recurso para medir riesgos, sino un puente entre dos mundos: el de la medicina espacial y el de la biología del envejecimiento.

Los próximos años mostrarán si los nanobiorreactores y la inteligencia artificial, que ya demostraron ser capaces de mantener vivas y vigiladas a las células humanas en microgravedad, se convierten en aliados permanentes para descifrar cómo frenar el desgaste que todos sufrimos con el paso del tiempo.