Jak komórki mózgowe reagują na przebywanie w kosmosie?
Wiadomo, że mikrograwitacja zmienia mięśnie, kości, układ odpornościowy i funkcje poznawcze, ale niewiele wiadomo było o jej specyficznym wpływie na komórki mózgowe. Aby odkryć, jak reagują na przebywanie w kosmosie, naukowcy wysłali małe ich skupiska pochodzące z komórek macierzystych, zwane „organoidami”, na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS).
Jak tłumaczą naukowcy organoidy po miesiącu przebywania w kosmosie były nadal zdrowe, ale komórki dojrzewały szybciej w porównaniu do identycznych wyhodowanych na Ziemi – były bliższe stania się dorosłymi neuronami i zaczynały wykazywać oznaki specjalizacji. Badanie naukowców z Scripps Research i New York Stem Cell Foundation, które może rzucić światło na potencjalne neurologiczne skutki podróży kosmicznych, zostały opublikowane w czasopiśmie Stem Cells Translational Medicine.
„Fakt, że komórki mózgowe przetrwały w kosmosie był dużym zaskoczeniem. To kładzie podwaliny pod przyszłe eksperymenty w kosmosie, w których możemy uwzględnić inne części mózgu dotknięte chorobą neurodegeneracyjną” – mówi Jeanne Loring z Center for Regenerative Medicine at Scripps Research.
Na Ziemi badacze wykorzystali komórki macierzyste do stworzenia organoidów składających się z neuronów korowych lub dopaminergicznych, które są populacjami komórek dotkniętych stwardnieniem rozsianym i chorobą Parkinsona. Niektóre z nich zawierały również mikroglej, rodzaj komórek odpornościowych obecnych w mózgu, w celu zbadania wpływu mikrograwitacji na stan zapalny.
Organoidy są zwykle hodowane w bogatej w składniki odżywcze płynnej pożywce, która musi być regularnie zmieniana, aby zapewnić komórkom odpowiednią ilość energii i usuwanie produktów odpadowych. Aby uniknąć konieczności pracy laboratoryjnej na ISS, naukowcy opracowali nową metodę hodowli mniejszych niż zwykle organoidów w kriofiolach – małych, hermetycznych fiolkach, które pierwotnie zostały zaprojektowane do zamrażania.
Organoidy zostały przygotowane w laboratoriach w Kennedy Space Station i przetransportowane na ISS w miniaturowym inkubatorze. Po miesiącu spędzonym na orbicie wróciły na Ziemię, gdzie wykazały, że są zdrowe i nienaruszone.
Aby zbadać, w jaki sposób środowisko kosmiczne wpływa na funkcjonowanie komórek, badacze porównali wzorce ekspresji RNA komórek – miarę aktywności genów – z identycznymi organoidami „ziemskiej próby kontrolnej”, które pozostały na planecie. Tym co zaskoczyło badaczy było to, że organoidy wyhodowane w mikrograwitacji miały wyższy poziom genów związanych z dojrzewaniem i niższy poziom tych odpowiedzialnych za namnażanie, co oznacza, że komórki w kosmosie rozwijały się szybciej i replikowały wolniej niż te na Ziemi.
„Odkryliśmy, że w obu typach organoidów profil ekspresji genów był charakterystyczny dla starszego etapu rozwoju niż te na Ziemi. Rozwijały się one szybciej w mikrograwitacji, ale naprawdę ważne jest, aby wiedzieć, że nie były to dorosłe neurony, więc nie mówi nam to nic o faktycznym starzeniu się mózgu” – podsumowuje Loring.
Emil Gołoś
