小瓶子裡的人類迷你大腦在近地軌道上存活了一段時間,這讓科學家們感到驚訝。
美國研究人員發送了實驗室培育的人類神經組織斑點2019 年,他們在國際太空站度過了一個短暫的假期。
經過數週的失重後,這些細胞不僅健康且蓬勃發展,而且比地球上的相同細胞成熟得更快。
“這些細胞在太空中存活下來的事實令人驚訝,”分子生物學家珍妮‧洛林說斯克里普斯研究所的。
“這為未來的太空實驗奠定了基礎,我們可以將受神經退化性疾病影響的大腦其他部分納入其中。”
國際太空站(ISS)代表了一個獨特的研究機會。它為我們提供了一種研究微重力對人體細胞影響的方法,這不僅對佔人類極少數的太空人有影響,而且對地球上人類的健康研究以及作為疾病平台的國際太空站也有影響建模和藥物開發。
由國際太空站國家實驗室的分子生物學家 Davide Marotta 領導的研究團隊著手研究微重力對人腦的影響;特別是受神經退化性疾病(例如多發性硬化症)影響的神經元疾病.
他們在實驗室中使用人類誘導多能細胞培養類器官來自健康捐贈者以及多發性硬化症和帕金森氏症的患者。這些幹細胞是透過從成年人身上獲取正常細胞並將其恢復到細胞分化為特定類型之前的發育階段而產生的。
然後幹細胞被誘導發育成神經元,特別是受這些神經退化性疾病影響的皮質或多巴胺能神經元。
一些類器官還包括稱為小膠質細胞的大腦免疫細胞。這樣的細胞簇根本沒有任何接近感知的東西。
由這些細胞製成的類器官是在地球上專門設計的冷凍管中製備的,並分為兩組。有些人留在了地上;有些人則留在了地上。其他的則被發射到太空,並在國際太空站的地球軌道上進行為期一個月的開發。
當這些類器官被帶回地球後,研究人員仔細研究了它們,看看它們與留在地球表面的類器官有何不同。
這些類器官能夠存活下來並且保持健康,這已經是一個足夠大的驚喜了——但地球組和太空組之間也存在顯著差異,無論它們是來自健康的捐贈者還是患有神經退化性疾病的患者。
與地球上的類器官相比,太空類器官與細胞成熟相關的基因表現量更大,但與細胞增殖的相關基因表現較少——這表明細胞在太空中複製得更慢,但成熟得更快。
另一個有趣的發現是,在太空中飛行的類器官表達的與壓力相關的基因較少,並且表現出的炎症比研究人員根據與地球類器官的比較所預期的要少。這可能是因為微重力比地球重力條件下的小瓶子中更接近人類頭骨內部的條件。
“微重力的特徵可能也在人們的大腦中起作用,因為微重力中沒有對流——換句話說,物體不會移動,”洛林說。
「我認為在太空中,這些類器官更像大腦,因為它們不會被一大堆培養基或氧氣沖洗。它們非常獨立;它們形成類似小腦的東西,是大腦的縮影。 ”
這項有趣的發現表明,微重力可能是大腦類器官比自然環境更自然的條件的代表。通常在地球上進行研究。微重力可以成為研究腦細胞在接近人類大腦在生活中經歷的條件下如何對某些壓力源或藥物做出反應的實驗室。
「我們計劃要做的下一件事是研究大腦中受影響最大的部分疾病,"洛林 說。
「我們也想知道神經元在空間中相互連接的方式是否存在差異。透過此類研究,你不能依賴早期的工作來預測結果會是什麼,因為沒有早期的工作。我們可以說,它們在底層;在空中,但在底層。
該研究發表於幹細胞轉化醫學。