Команда ученых из Scripps Research Institute провела уникальное исследование, отправив органоиды мозга, полученные из стволовых клеток, на Международную космическую станцию (МКС). Целью эксперимента было изучение влияния микрогравитации на развитие мозга. После месяца пребывания в космосе органоиды остались здоровыми, но продемонстрировали ускоренное созревание и снижение репликации по сравнению с контрольными, выращенными на Земле.
Анализ экспрессии генов выявил более высокие уровни генов, связанных со зрелостью нейронов, и более низкие уровни воспаления, связанного со стрессом. Эти результаты поставили под сомнение первоначальные гипотезы и предложили уникальную информацию о поведении клеток в условиях микрогравитации.
Исследование, опубликованное 23 октября 2024 года в журнале Stem Cells Translational Medicine, может стать основой для дальнейших исследований в области неврологических заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Оно также знаменует собой важный шаг в понимании влияния микрогравитации на клетки мозга.
Микрогравитация оказывает влияние на мышцы, кости, иммунную систему и когнитивные функции, но ее специфическое воздействие на мозг остается малоизученным. Чтобы выяснить, как клетки мозга реагируют на космическую среду, ученые Scripps Research в сотрудничестве с Нью-Йоркским фондом стволовых клеток отправили на МКС крошечные сгустки клеток мозга, называемые «органоидами».
Органоиды, которые были выращены в условиях микрогравитации на МКС, показали более высокий уровень генов, связанных со зрелостью, и более низкий уровень генов, связанных с пролиферацией клеток. Это свидетельствует о том, что клетки, подвергшиеся воздействию микрогравитации, развивались быстрее и размножались меньше по сравнению с контрольными органоидами на Земле.
Несмотря на то, что органоиды выжили в космосе и развивались быстрее, они не достигли стадии взрослых нейронов. Это означает, что результаты не дают прямого ответа на вопрос о старении клеток мозга в условиях микрогравитации.
Команда отметила, что в органоидах, выращенных в условиях микрогравитации, наблюдалось меньше воспалений и более низкая экспрессия генов, связанных со стрессом. Однако для полного понимания этих результатов необходимы дополнительные исследования.
Научный сотрудник Джанна Лоринг предполагает, что условия микрогравитации могут более точно отражать процессы, происходящие в мозге человека, чем обычные лабораторные условия. Она считает, что микрогравитация создает среду, в которой клетки мозга могут функционировать более естественно.
Это исследование стало первой космической миссией команды, но с тех пор они отправили на МКС еще четыре миссии, в которых были воспроизведены условия первой миссии и добавлены дополнительные эксперименты. В будущем команда планирует изучить влияние микрогравитации на часть мозга, наиболее подверженную болезни Альцгеймера, а также исследовать различия в соединении нейронов в космосе.
Лоринг подчеркнула, что при проведении таких исследований невозможно полагаться на предыдущие работы для предсказания результатов, так как ранее подобных исследований не проводилось. Это означает, что ученые находятся на переднем крае научных открытий и только начинают понимать, как микрогравитация влияет на мозг.
Литература
“Effects of microgravity on human iPSC-derived neural organoids on the International Space Station” by Jeanne Loring et al. Stem Cells Translational Medicine
