Исследование, проведенное на Международной космической станции (МКС), показало неожиданные результаты: клетки мозга не только выжили в условиях невесомости, но и созревали быстрее, чем их аналоги на Земле.
Молекулярный биолог Джин Лоринг отметила значимость этого открытия, подчеркивая его потенциал для будущих экспериментов с частями мозга, затронутыми нейродегенеративными заболеваниями. МКС предоставляет уникальные условия для такого рода исследований, позволяя изучать влияние микрогравитации на клетки человека и давая возможность создания моделей заболеваний с целью разработки новых методов лечения.
Недавняя работа группы исследователей, возглавленной Давиде Мароттой из Национальной лаборатории МКС, сосредоточилась на нейронах, пораженных такими заболеваниями, как рассеянный склероз и болезнь Паркинсона. Специалисты вырастили органоиды, используя стволовые клетки от здоровых доноров и пациентов с данными патологиями. Эти клетки были возвращены на раннюю стадию развития, что позволило впоследствии индуцировать их в нейроны, включая кортикальные и дофаминергические, особенно затронутые рассматриваемыми заболеваниями.
Органоиды, содержащие микроглию — иммунные клетки мозга, были подготовлены в специально оборудованных криокамерах на Земле и разделены на две группы. Одна группа осталась на планете, в то время как вторая провела месяц на околоземной орбите. По возвращении на Землю исследователи провели анализ, выясняя отличия между клетками, находившимися в космосе, и оставшимися на Земле.
Сюрпризом стало обнаружение, что космические органоиды не только выжили, но и проявили значительные различия в генетической экспрессии по сравнению с образцами, выращенными на Земле. У органоидов, находившихся в космосе, была повышена экспрессия генов, отвечающих за созревание клеток, тогда как уровни генов, связанных с их размножением, были значительно ниже. Это свидетельствует о том, что в условиях микрогравитации клетки размножались медленнее, но созревали быстрее.
Отмечено также, что космические органоиды экспрессировали меньше генов стресса и проявляли сниженные воспалительные процессы. Это открытие может быть связано с тем, что микрогравитация создает условия, более близкие к природным условиям, в которых функционирует человеческий мозг. По словам Лоринг, отсутствие конвекции в космосе и взаимодействие клеток в замкнутых условиях делают их поведение более проницательным к естественным процессам, происходящим в мозге.
«В условиях космоса органоиды, вероятно, больше похожи на мозг. Они образуют что-то вроде микрокосма мозжечка, действуя независимо от избытка питательных веществ или кислорода, что делает их поведение более естественным», — добавила биолог.
Теперь условия микрогравитации могут быть рассмотрены как эффективная лаборатория для изучения реакции клеток мозга на определенные стрессоры и лекарства, учитывая, что они ближе к тем, с которыми сталкиваются клетки в человеческом организме.
В будущем ученые планируют продолжать свои эксперименты, желая изучить те области мозга, которые подвержены наибольшему воздействию болезни Альцгеймера.
«Мы также намерены исследовать, есть ли какие-либо отличия в взаимодействии нейронов между собой в космосе», — заявила Джин Лоринг, подчеркнув, что они находятся «в самом начале исследования».