Нещодавно на МКС було проведено експеримент з вирощуванням тканин мозку зі стовбурових клітин. Це показало, що в космосі вони швидше досягають зрілості, але при цьому не демонструють пришвидшених темпів деградації.
Вплив мікрогравітації на клітини мозку
Відомо, що мікрогравітація впливає на м’язи, кістки, імунну систему та когнітивні процеси, але мало що відомо про її конкретний вплив на мозок. Щоб з’ясувати, як клітини мозку реагують на мікрогравітацію, вчені Scripps Research у співпраці з Нью-Йоркським фондом стовбурових клітин відправили на Міжнародну космічну станцію (МКС) крихітні грудочки клітин мозку, отриманих зі стовбурових клітин, які мають назву «органоїди».
На диво, органоїди були все ще здорові, коли повернулися з орбіти через місяць, але клітини дозріли швидше у порівнянні з ідентичними органоїдами, вирощеними на Землі — вони були ближче до того, щоб стати дорослими нейронами, й починали проявляти ознаки спеціалізації. Результати, які можуть пролити світло на потенційні неврологічні наслідки космічних подорожей, опубліковані в журналі Stem Cells Translational Medicine.
Експерименти з клітинами на Землі
На Землі команда використовувала стовбурові клітини для створення органоїдів, що складаються з кортикальних або дофамінергічних нейронів, які є популяціями нейронів, уражених при розсіяному склерозі та хворобі Паркінсона — захворюваннях, які одна зі старших авторів Жанна Лорінг вивчала протягом десятиліть. Деякі органоїди також включали мікроглію, тип імунних клітин, що мешкають у мозку, для вивчення впливу мікрогравітації на запалення.
Органоїди зазвичай вирощують у багатому на поживні речовини рідкому середовищі, яке необхідно регулярно змінювати, щоб забезпечити клітинам достатнє харчування і видаляти відходи. Щоб уникнути необхідності проводити лабораторні дослідження на МКС, команда розробила метод вирощування органоїдів меншого розміру, ніж зазвичай, у кріовіалах — невеликих герметичних пробірках, які спочатку були призначені для глибокого заморожування.
Органоїди були підготовлені в лабораторіях на космічній станції Кеннеді і доставлені на МКС в мініатюрному інкубаторі. Після місяця перебування на орбіті вони повернулися на Землю, де команда показала, що вони здорові та неушкоджені.
Клітини, що дозрівають швидше
Щоб дослідити, як космічне середовище впливає на клітинні функції, команда порівняла патерни експресії РНК клітин — міру активності генів — з ідентичними «наземними контрольними» органоїдами, які залишилися на Землі. На диво, вони виявили, що органоїди, вирощені в умовах мікрогравітації, мали вищий рівень генів, пов’язаних зі зрілістю, і нижчий рівень генів, пов’язаних із проліферацією, порівняно з наземним контролем, що означає, що клітини, які зазнали впливу мікрогравітації, розвивалися швидше і реплікувалися менше, ніж клітини на Землі.
«Ми виявили, що в обох типах органоїдів профіль експресії генів був характерний для старшої стадії розвитку, ніж у тих, що були на Землі, — каже Лорінг. — В умовах мікрогравітації вони розвивалися швидше, але дуже важливо знати, що це були не дорослі нейрони, тому це нічого не говорить нам про старіння».
Команда також зазначила, що, всупереч їхній гіпотезі, в органоїдах, вирощених в умовах мікрогравітації, спостерігалося менше запалення і нижча експресія генів, пов’язаних зі стресом, але потрібні додаткові дослідження, щоб з’ясувати, чому це сталося.
Лорінг припускає, що умови мікрогравітації можуть більш точно відображати умови, в яких перебувають клітини мозку, у порівнянні з органоїдами, вирощеними у звичайних лабораторних умовах і за наявності гравітації.
«Характеристики мікрогравітації, ймовірно, діють і в людському мозку, бо в мікрогравітації немає конвекції. Іншими словами, речі не рухаються, — каже Лорінг. — Я думаю, що в космосі ці органоїди більше схожі на мозок, тому що їх не омиває величезна кількість живильного середовища або кисню. Вони дуже незалежні; вони утворюють щось на кшталт мозочка, мікрокосмосу мозку».
Перспективи досліджень на МКС
Стаття описує першу космічну місію команди, але відтоді вони відправили на МКС ще чотири місії. Під час кожної з них вони відтворювали умови першої місії та додавали додаткові експерименти.
«Наступне, що ми плануємо зробити, це вивчити ділянку мозку, яка найбільше уражена хворобою Альцгеймера, — каже Лорінг. — Ми також хочемо дізнатися, чи існують відмінності в тому, як нейрони з’єднуються один з одним у просторі. У таких дослідженнях не можна покладатися на попередні роботи, щоб передбачити, яким буде результат, бо попередніх робіт не існує. Ми перебуваємо на першому поверсі, так би мовити, в небі, але на першому поверсі».
За матеріалами phys.org
