Ljudski mini mozak u malim bočicama iznenadio je naučnike preživljavanjem u niskoj orbiti Zemlje.
Američki istraživači su još 2019. godine poslali laboratorijski uzgajane mrlje ljudskog nervnog tkiva poznate kao organoidi na kratak odmor na Međunarodnoj svemirskoj stanici. Ono što su dobili nazad mesec dana kasnije ih je zadivilo.
Ne samo da su ćelije bile zdrave i napredovale nakon nedelja bestežinskog stanja – one su sazrevale brže od istih ćelija ovde na Zemlji.
„Činjenica da su ove ćelije preživele u svemiru bila je veliko iznenađenje“, kaže molekularni biolog Džin Loring sa Istraživačkog instituta Skrips.
„Ovo postavlja osnovu za buduće eksperimente u svemiru, u koje možemo uključiti i druge delove mozga koji su pogođeni neurodegenerativnim oboljenjem.
Međunarodna svemirska stanica (ISS) predstavlja jedinstvenu priliku za istraživanje. Pruža nam sredstva za proučavanje efekata mikrogravitacije na ljudske ćelije – što ima implikacije ne samo za astronaute, koji predstavljaju minijaturnu manjinu ljudi, već i za zdravstvena istraživanja za ljude na Zemlji i ISS kao platformu za bolesti. modeliranje i razvoj lekova.
Tim istraživača predvođen molekularnim biologom Davideom Marottom iz Nacionalne laboratorije Međunarodne svemirske stanice krenuo je da istražuje efekte mikrogravitacije na ljudski mozak; posebno neurone koji su pogođeni neurodegenerativnim stanjima kao što su multipla skleroza i Parkinsonova bolest.
Uzgajali su svoje organoide u laboratoriji koristeći humane indukovane pluripotentne matične ćelije od zdravih donatora i pacijenata sa MS i Parkinsonovom bolešću. To su matične ćelije koje se stvaraju uzimanjem normalnih ćelija od odraslog čoveka i njihovim vraćanjem na tačku u razvoju ćelije pre nego što se ona diferencira u određeni tip.
Matične ćelije su zatim indukovane da se razviju u neurone – posebno u kortikalne ili dopaminergičke neurone na koje utiču ovi neurodegenerativni uslovi.
Neki od organoida su takođe uključivali ćelije imunološkog sistema mozga zvane mikroglija. Takvi skupovi ćelija nemaju ništa slično osećaju.
Organoidi napravljeni od ovih ćelija pripremljeni su u specijalno dizajniranim krioovijalicama na Zemlji i podeljeni u dve grupe. Neki su ostali ovde na zemlji; ostali su lansirani u svemir da provedu mesec dana razvijajući se u Zemljinoj orbiti na ISS-u.
Kada su organoidi vraćeni na Zemlju, istraživači su ih pažljivo proučavali da vide po čemu se razlikuju od onih koji su ostali ovde na površini.
Činjenica da su organoidi preživeli i da su bili zdravi bila je dovoljno veliko iznenađenje – ali su postojale i značajne razlike između grupa sa Zemlje i svemirskih grupa, bez obzira da li su uzgajane od zdravih donatora ili pacijenata sa neurodegenerativnim stanjima.
Organoidi koji se nalaze u svemiru imali su veću ekspresiju gena povezanih sa sazrevanjem ćelija, ali manje povezanih sa proliferacijom ćelija od onih na Zemlji – što otkriva da su se organoidne ćelije sporije replicirale u svemiru, ali brže sazrevale.
Još jedno zanimljivo otkriće bilo je da su organoidi koji su leteli u svemiru ispoljili manje gena povezanih sa stresom i pokazali manje upale nego što su istraživači očekivali na osnovu poređenja sa organoidima sa Zemlje. To bi moglo biti zato što je mikrogravitacija bliža uslovima unutar ljudske lobanje nego sedenju u bočici u uslovima Zemljine gravitacije.
„Karakteristike mikrogravitacije verovatno deluju i u ljudskim mozgovima, jer u mikrogravitaciji nema konvekcije – drugim rečima, stvari se ne kreću“, kaže Loring.
„Mislim da u svemiru ovi organoidi više liče na mozak jer se ne ispiraju sa gomilom medija za kulturu ili kiseonikom. Veoma su nezavisni; formiraju nešto poput mozga, mikrokosmosa mozga.“ „
Ovo intrigantno otkriće sugeriše da bi mikrogravitacija mogla biti zamena za uslove koji su prirodniji za organoide mozga nego za posude kulture na Zemlji iz kojih se obično proučavaju. Mikrogravitacija bi mogla da postane laboratorija za proučavanje kako moždane ćelije reaguju na određene stresore ili lekove u uslovima koji su bliži onome što ljudski mozak doživljava u životu.
„Sledeće što planiramo da uradimo je da proučimo deo mozga koji je najviše pogođen Alchajmerovom bolešću“, kaže Loring.
„Takođe želimo da znamo da li postoje razlike u načinu na koji se neuroni međusobno povezuju u svemiru. Sa ovakvim vrstama studija, ne možete se oslanjati na raniji rad da biste predvideli kakav će biti rezultat jer nema ranijeg rada. Mi u prizemlju ste, da tako kažem, na nebu, ali u prizemlju.“
Istraživanje je objavljeno u časopisu Stem Cells Translational Medicine.
