Τα εγκεφαλικά κύτταρα όχι μόνο επιβιώνουν στο διάστημα, αλλά αναπτύσσονται και πιο γρήγορα για άγνωστους λόγους.
Στο διάστημα, η δύναμη της βαρύτητας μειώνεται σε ελάχιστα επίπεδα. Αυτή η απουσία βαρυτικής έλξης (μικροβαρύτητα) είναι γνωστό ότι επηρεάζει τους μύες, τα οστά, τη γνωστική λειτουργία και το ανοσοποιητικό σύστημα, αλλά οι επιπτώσεις της στον εγκέφαλο έχουν παραμείνει σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητες.
Για να διερευνήσουν αυτές τις επιπτώσεις, επιστήμονες από το Scripps Research των ΗΠΑ συνεργάστηκαν με το Ίδρυμα Βλαστοκυττάρων της Νέας Υόρκης και απέστειλαν οργανοειδή εγκεφαλικών κυττάρων (μικροσκοπικές μάζες από βλαστοκύτταρα) στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS).
Μετά από ένα μήνα, τα οργανοειδή επέστρεψαν από τον ISS σε υγιή κατάσταση, επιδεικνύοντας μια απροσδόκητη ανθεκτικότητα. Ακόμη πιο αξιοσημείωτο ήταν ότι αυτά τα κύτταρα ωρίμασαν γρηγορότερα από ό,τι τα αντίστοιχα στη Γη.
Η μελέτη που δημοσιεύτηκε τον περασμένο Δεκέμβριο στο περιοδικό Stem Cells Translational Medicine, αποκάλυψε ότι τα εγκεφαλικά κύτταρα ήταν πιο κοντά στην ενηλικίωση και είχαν αρχίσει να επιδεικνύουν εξειδίκευση.
«Το γεγονός ότι αυτά τα κύτταρα επέζησαν στο διάστημα ήταν μια μεγάλη έκπληξη», δήλωσε η ανώτερη συν-συγγραφέας Jeanne Loring, ομότιμη καθηγήτρια στο Τμήμα Μοριακής Ιατρικής και ιδρυτική διευθύντρια του Κέντρου Αναγεννητικής Ιατρικής στο Scripps Research στις ΗΠΑ «Αυτό θέτει τις βάσεις για μελλοντικά πειράματα στο διάστημα στα οποία μπορούμε να συμπεριλάβουμε και τμήματα του εγκεφάλου που επηρεάζονται από νευροεκφυλιστικές νόσους».
Τα οργανοειδή στο Διάστημα και στη Γη
Στη Γη, οι ερευνητές ανέπτυξαν οργανοειδή από βλαστοκύτταρα για να μιμηθούν συγκεκριμένα εγκεφαλικά κύτταρα όπως οι νευρώνες του φλοιού και οι ντοπαμινεργικοί νευρώνες. Αυτοί οι τύποι νευρώνων είναι σημαντικοί καθώς επηρεάζονται από καταστάσεις όπως η σκλήρυνση κατά πλάκας και η νόσος του Πάρκινσον. Ορισμένα οργανοειδή περιλάμβαναν επίσης μικρογλοία, κύτταρα του ανοσοποιητικού που παίζουν βασικό ρόλο στη φλεγμονή του εγκεφάλου.
Τα οργανοειδή συνήθως αναπτύσσονται σε ένα πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά υγρό μέσο το οποίο πρέπει να αλλάζεται τακτικά για να διασφαλίζεται ότι τα κύτταρα έχουν επαρκή θρέψη, αλλά και για να απομακρύνονται τα άχρηστα προϊόντα. Για να αποφευχθεί η ανάγκη εργαστηριακών εργασιών στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), η ομάδα καινοτόμησε με μια μέθοδο για την ανάπτυξη μικρότερων από το συνηθισμένο οργανοειδών σε κρυοφιαλίδια (μικρά, αεροστεγή φιαλίδια που είχαν αρχικά σχεδιαστεί για βαθιά κατάψυξη). Αυτό εξάλειψε την ανάγκη για συνεχή συντήρηση σε τροχιά, καθώς το πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά μέσα στα κρυοφιαλίδια παρέμεινε σταθερό κατά τη διάρκεια του πειράματος.
Αυτά τα οργανοειδή που μιμούνται τον εγκέφαλο παρασκευάστηκαν σε εργαστήρια στον Διαστημικό Σταθμό Κένεντι και ταξίδεψαν στον ISS μέσα σε μια μινιατούρα θερμοκοιτίδας. Μετά από έναν μήνα σε τροχιά επέστρεψαν στη Γη άθικτα και υγιή.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές συνέκριναν τα μοτίβα έκφρασης του RNA (ένα μέτρο της γονιδιακής δραστηριότητας) μεταξύ των οργανοειδών που εκτέθηκαν στο Διάστημα και εκείνων που είχαν παραμείνει στη Γη και εξήγαν εντυπωσιακά αποτελέσματα.
Τα οργανοειδή του εγκεφάλου που αναπτύχθηκαν σε συνθήκες μικροβαρύτητας εμφάνισαν ένα μοτίβο γονιδιακής έκφρασης που έδειξε ότι ήταν πιο ώριμα από τα αντίστοιχα που αναπτύχθηκαν στη Γη. «Ανακαλύψαμε ότι και στους δύο τύπους οργανοειδών, το προφίλ γονιδιακής έκφρασης ήταν χαρακτηριστικό ενός πιο πρώιμου σταδίου ανάπτυξης από αυτά που υπήρχαν στο γήινο έδαφος», εξήγησε η Δρ Λόρινγκ. «Στη μικροβαρύτητα, αναπτύχθηκαν πιο γρήγορα, αλλά δεν ενηλικιώθηκαν, επομένως αυτό δεν μας λέει τίποτα για τη γήρανση».
Απόκριση των εγκεφαλικών κυττάρων στο Διάστημα
Η μελέτη αποκάλυψε επίσης μειωμένη φλεγμονή και χαμηλότερη έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με το στρες σε οργανοειδή που αναπτύσσονται στο διάστημα. Αυτό το εύρημα έρχεται σε αντίθεση με τις αρχικές υποθέσεις και εγείρει νέα ερωτήματα σχετικά με το μοναδικό περιβάλλον της μικροβαρύτητας.
Η Δρ Λόρινγκ εικάζει ότι η μικροβαρύτητα μπορεί να αναπαράγει πιο στενά τις φυσικές συνθήκες που βιώνουν τα εγκεφαλικά κύτταρα. «Τα χαρακτηριστικά της μικροβαρύτητας πιθανότατα λειτουργούν και στον εγκέφαλο των ανθρώπων, επειδή δεν υπάρχει μεταφορά, με άλλα λόγια, τα πράγματα δεν κινούνται», σημείωσε η Δρ Λόρινγκ.
«Νομίζω ότι στο διάστημα, αυτά τα οργανοειδή μοιάζουν περισσότερο με τον εγκέφαλο επειδή δεν ξεπλένονται σε ένα μέσο καλλιέργειας ή σε οξυγόνο. Είναι πολύ ανεξάρτητα και σχηματίζουν κάτι σαν έναν μικρόκοσμο του εγκεφάλου».
Με βάση αυτή την αρχική επιτυχία, η ομάδα έχει εκτοξεύσει τέσσερις επιπλέον αποστολές στον ISS, αναπαράγοντας τις συνθήκες της πρώτης και εισάγοντας νέα πειράματα.
«Το επόμενο πράγμα που σκοπεύουμε να κάνουμε είναι να μελετήσουμε το τμήμα του εγκεφάλου που επηρεάζεται περισσότερο από τη νόσο του Αλτσχάιμερ», είπε η Δρ Λόρινγκ. «Θέλουμε επίσης να μάθουμε αν υπάρχουν διαφορές στον τρόπο με τον οποίο οι νευρώνες συνδέονται μεταξύ τους στο διάστημα. Τώρα βρισκόμαστε ας πούμε στο ισόγειο, ας πούμε. Στον ουρανό μεν, αλλά στο ισόγειο».
Καθώς η έρευνα προχωρά, αυτές οι μελέτες μπορεί να οδηγήσουν σε καινοτόμες θεραπείες για νευροεκφυλιστικές ασθένειες, καθώς και σε μια βαθύτερη κατανόηση της ανθρώπινης βιολογίας στο διάστημα.
Τα εγκεφαλικά κύτταρα όχι μόνο επιβιώνουν στο διάστημα, αλλά αναπτύσσονται και πιο γρήγορα για άγνωστους λόγους.Στο διάστημα, η δύναμη της βαρύτητας μειώνεται σε ελάχιστα επίπεδα. Αυτή η απουσία βαρυτικής έλξης (μικροβαρύτητα) είναι γνωστό ότι επηρεάζει τους μύες, τα οστά, τη γνωστική λειτουργία και το ανοσοποιητικό σύστημα, αλλά οι επιπτώσεις της στον εγκέφαλο έχουν παραμείνει σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητες. Για να διερευνήσουν αυτές τις επιπτώσεις, επιστήμονες από το Scripps Research των ΗΠΑ συνεργάστηκαν με το Ίδρυμα Βλαστοκυττάρων της Νέας Υόρκης και απέστειλαν οργανοειδή εγκεφαλικών κυττάρων (μικροσκοπικές μάζες από βλαστοκύτταρα) στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS). Μετά από ένα μήνα, τα οργανοειδή επέστρεψαν από τον ISS σε υγιή κατάσταση, επιδεικνύοντας μια απροσδόκητη ανθεκτικότητα. Ακόμη πιο αξιοσημείωτο ήταν ότι αυτά τα κύτταρα ωρίμασαν γρηγορότερα από ό,τι τα αντίστοιχα στη Γη. Η μελέτη που δημοσιεύτηκε τον περασμένο Δεκέμβριο στο περιοδικό Stem Cells Translational Medicine, αποκάλυψε ότι τα εγκεφαλικά κύτταρα ήταν πιο κοντά στην ενηλικίωση και είχαν αρχίσει να επιδεικνύουν εξειδίκευση.«Το γεγονός ότι αυτά τα κύτταρα επέζησαν στο διάστημα ήταν μια μεγάλη έκπληξη», δήλωσε η ανώτερη συν-συγγραφέας Jeanne Loring, ομότιμη καθηγήτρια στο Τμήμα Μοριακής Ιατρικής και ιδρυτική διευθύντρια του Κέντρου Αναγεννητικής Ιατρικής στο Scripps Research στις ΗΠΑ «Αυτό θέτει τις βάσεις για μελλοντικά πειράματα στο διάστημα στα οποία μπορούμε να συμπεριλάβουμε και τμήματα του εγκεφάλου που επηρεάζονται από νευροεκφυλιστικές νόσους». Τα οργανοειδή στο Διάστημα και στη Γη Στη Γη, οι ερευνητές ανέπτυξαν οργανοειδή από βλαστοκύτταρα για να μιμηθούν συγκεκριμένα εγκεφαλικά κύτταρα όπως οι νευρώνες του φλοιού και οι ντοπαμινεργικοί νευρώνες. Αυτοί οι τύποι νευρώνων είναι σημαντικοί καθώς επηρεάζονται από καταστάσεις όπως η σκλήρυνση κατά πλάκας και η νόσος του Πάρκινσον. Ορισμένα οργανοειδή περιλάμβαναν επίσης μικρογλοία, κύτταρα του ανοσοποιητικού που παίζουν βασικό ρόλο στη φλεγμονή του εγκεφάλου. Τα οργανοειδή συνήθως αναπτύσσονται σε ένα πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά υγρό μέσο το οποίο πρέπει να αλλάζεται τακτικά για να διασφαλίζεται ότι τα κύτταρα έχουν επαρκή θρέψη, αλλά και για να απομακρύνονται τα άχρηστα προϊόντα. Για να αποφευχθεί η ανάγκη εργαστηριακών εργασιών στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), η ομάδα καινοτόμησε με μια μέθοδο για την ανάπτυξη μικρότερων από το συνηθισμένο οργανοειδών σε κρυοφιαλίδια (μικρά, αεροστεγή φιαλίδια που είχαν αρχικά σχεδιαστεί για βαθιά κατάψυξη). Αυτό εξάλειψε την ανάγκη για συνεχή συντήρηση σε τροχιά, καθώς το πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά μέσα στα κρυοφιαλίδια παρέμεινε σταθερό κατά τη διάρκεια του πειράματος. Αυτά τα οργανοειδή που μιμούνται τον εγκέφαλο παρασκευάστηκαν σε εργαστήρια στον Διαστημικό Σταθμό Κένεντι και ταξίδεψαν στον ISS μέσα σε μια μινιατούρα θερμοκοιτίδας. Μετά από έναν μήνα σε τροχιά επέστρεψαν στη Γη άθικτα και υγιή. Στη συνέχεια, οι ερευνητές συνέκριναν τα μοτίβα έκφρασης του RNA (ένα μέτρο της γονιδιακής δραστηριότητας) μεταξύ των οργανοειδών που εκτέθηκαν στο Διάστημα και εκείνων που είχαν παραμείνει στη Γη και εξήγαν εντυπωσιακά αποτελέσματα. Τα οργανοειδή του εγκεφάλου που αναπτύχθηκαν σε συνθήκες μικροβαρύτητας εμφάνισαν ένα μοτίβο γονιδιακής έκφρασης που έδειξε ότι ήταν πιο ώριμα από τα αντίστοιχα που αναπτύχθηκαν στη Γη. «Ανακαλύψαμε ότι και στους δύο τύπους οργανοειδών, το προφίλ γονιδιακής έκφρασης ήταν χαρακτηριστικό ενός πιο πρώιμου σταδίου ανάπτυξης από αυτά που υπήρχαν στο γήινο έδαφος», εξήγησε η Δρ Λόρινγκ. «Στη μικροβαρύτητα, αναπτύχθηκαν πιο γρήγορα, αλλά δεν ενηλικιώθηκαν, επομένως αυτό δεν μας λέει τίποτα για τη γήρανση». Απόκριση των εγκεφαλικών κυττάρων στο Διάστημα Η μελέτη αποκάλυψε επίσης μειωμένη φλεγμονή και χαμηλότερη έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με το στρες σε οργανοειδή που αναπτύσσονται στο διάστημα. Αυτό το εύρημα έρχεται σε αντίθεση με τις αρχικές υποθέσεις και εγείρει νέα ερωτήματα σχετικά με το μοναδικό περιβάλλον της μικροβαρύτητας. Η Δρ Λόρινγκ εικάζει ότι η μικροβαρύτητα μπορεί να αναπαράγει πιο στενά τις φυσικές συνθήκες που βιώνουν τα εγκεφαλικά κύτταρα. «Τα χαρακτηριστικά της μικροβαρύτητας πιθανότατα λειτουργούν και στον εγκέφαλο των ανθρώπων, επειδή δεν υπάρχει μεταφορά, με άλλα λόγια, τα πράγματα δεν κινούνται», σημείωσε η Δρ Λόρινγκ. «Νομίζω ότι στο διάστημα, αυτά τα οργανοειδή μοιάζουν περισσότερο με τον εγκέφαλο επειδή δεν ξεπλένονται σε ένα μέσο καλλιέργειας ή σε οξυγόνο. Είναι πολύ ανεξάρτητα και σχηματίζουν κάτι σαν έναν μικρόκοσμο του εγκεφάλου». Με βάση αυτή την αρχική επιτυχία, η ομάδα έχει εκτοξεύσει τέσσερις επιπλέον αποστολές στον ISS, αναπαράγοντας τις συνθήκες της πρώτης και εισάγοντας νέα πειράματα. «Το επόμενο πράγμα που σκοπεύουμε να κάνουμε είναι να μελετήσουμε το τμήμα του εγκεφάλου που επηρεάζεται περισσότερο από τη νόσο του Αλτσχάιμερ», είπε η Δρ Λόρινγκ. «Θέλουμε επίσης να μάθουμε αν υπάρχουν διαφορές στον τρόπο με τον οποίο οι νευρώνες συνδέονται μεταξύ τους στο διάστημα. Τώρα βρισκόμαστε ας πούμε στο ισόγειο, ας πούμε. Στον ουρανό μεν, αλλά στο ισόγειο».Καθώς η έρευνα προχωρά, αυτές οι μελέτες μπορεί να οδηγήσουν σε καινοτόμες θεραπείες για νευροεκφυλιστικές ασθένειες, καθώς και σε μια βαθύτερη κατανόηση της ανθρώπινης βιολογίας στο διάστημα.#ΕΓΚΕΦΑΛΟΣ #ΚΥΤΤΑΡΑ #ΔΙΑΣΤΗΜΑ
