New York, USA | 18 December 2024 |
Människohjärnor i små vialer överraskade forskare genom att överleva en period i låg omloppsbana.
Amerikanska forskare skickade labbodlade klumpar av mänsklig nervvävnad, kända som organoider, på en kort resa till den Internationella Rymdstationen (ISS) 2019. Vad de fick tillbaka efter en månad var förbluffande.
Inte bara var cellerna friska och trivsamma efter veckor av viktlöshet – de hade också mognat snabbare än samma celler här på jorden.
”Faktum är att dessa celler överlevde i rymden var en stor överraskning,” säger molekylärbiologen Jeanne Loring på Scripps Research Institute.
”Detta lägger grunden för framtida experiment i rymden, där vi kan inkludera andra delar av hjärnan som påverkas av neurodegenerativa sjukdomar.”
Den Internationella Rymdstationen (ISS) representerar en unik möjlighet för forskning. Den ger oss möjlighet att studera effekterna av mikrogravitation på mänskliga celler – vilket har implikationer inte bara för astronauter, som utgör en minimalt antal människor, utan även för hälsorelaterad forskning för människor på jorden, och ISS som en plattform för sjukdomsmodellering och läkemedelsutveckling.
Ett forskarlag ledd av molekylärbiologen Davide Marotta på International Space Station National Laboratory undersökte effekterna av mikrogravitation på den mänskliga hjärnan; specifikt neuroner som påverkas av neurodegenerativa tillstånd som multipel skleros och Parkinsons sjukdom.
De odlade sina organoider i ett labb med hjälp av mänskliga inducerade pluripotenta stamceller från friska givare och patienter med MS och Parkinsons sjukdom. Detta är stamceller som skapas genom att ta normala celler från en vuxen människa och reversera dem till en punkt i cellens utveckling innan den har differentierats till en specifik typ.
Stamcellerna inducerades sedan att utvecklas till neuroner – specifikt de cortikala eller dopaminergika neuroner som påverkas av dessa neurodegenerativa tillstånd.
Vissa av organoiderna inkluderade även hjärnimmu celler kallade mikroglia. Sådana cellkluster har inget som helst liknande medvetande.
Organoiderna gjordes av dessa celler och förbereddes i specialdesignade kryovialer på jorden, och delades upp i två grupper. Vissa stannade kvar här på marken; de andra skickades upp i rymden för att utvecklas i en månad i jordens omloppsbana ombord på ISS.
När organoiderna återvände till jorden, studerade forskarna dem noga för att se hur de skilde sig från de som hade stannat kvar på marken.
Faktum är att organoiderna överlevde och var friska var en tillräckligt stor överraskning – men det fanns också markerade skillnader mellan de jordbaserade och de rymdfarande grupperna, oavsett om de odlats från friska givare eller patienter med neurodegenerativa tillstånd.
De rymdfarande organoiderna hade en större expression av gener associerade med cellmognad, men färre associerade med cellproliferation än de jordbaserade – vilket avslöjade att organoidcellerna replikerade sig långsammare i rymden, men mognade snabbare.
En annan intressant upptäckt var att de organoider som flög i rymden uttryckte färre gener associerade med stress och visade mindre inflammation än vad forskarna förväntade sig baserat på jämförelser med jordbaserade organoider. Detta kan bero på att mikrogravitationen är närmare förhållandena inuti den mänskliga skallen än att sitta i en vial i jordgravitation.
”Egenskaperna hos mikrogravitationen är troligen också verksamma i människors hjärnor, eftersom det inte finns någon konvektion i mikrogravitation – det vill säga, saker rör sig inte,” säger Loring.
”Jag tror att i rymden är dessa organoider mer lika hjärnan eftersom de inte blir spolade med en massa odlingsmedium eller syre. De är mycket självständiga; de bildar något som en hjärnklyfta, en mikrokosmos av hjärnan.”
Denna intressanta upptäckt tyder på att mikrogravitationen kan vara ett substitut för förhållanden som är mer naturliga för hjärnorganoider än de odlingskärl på jorden där de normalt studeras. Mikrogravitationen kan bli ett laboratorium för att studera hur hjärnceller reagerar på vissa stressfaktorer eller läkemedel under förhållanden som är närmare vad mänskliga hjärnor upplever i livet.
”Nästa sak vi planerar att göra är att studera den delen av hjärnan som påverkas mest av Alzheimers sjukdom,” säger Loring.
”Vi vill också veta om det finns skillnader i hur neuroner ansluter till varandra i rymden. Med dessa sorters studier kan du inte förlita dig på tidigare arbete för att förutsäga vad resultatet skulle vara eftersom det inte finns något tidigare arbete. Vi är på bottenvåningen, så att säga; i himlen, men på bottenvåningen.”
Forskningen har publicerats i Stem Cells Translational Medicine.
Källa: ScienceAlert
Taggar:
- Rymdforskning
- Neurovetenskap
- Stamceller
- Organoider
- Mikrogravitation
- Internationella Rymdstationen
