Minimózgi poleciały w kosmos. Nie dość, że przetrwały, to jeszcze wróciły w kwitnącym stanie

Spis treści:

1. Co to jest mikrograwitacja?
2. Jak mikrograwitacja wpływa na nasz organizm?
3. Jak kosmos wpływa na minimózgi?

Minimózgi to hodowane w laboratorium organoidy. Tak nazywa się kultury wyspecjalizowanych komórek, które pozwalają analizować wczesne etapy rozwoju poszczególnych organów. W tym przypadku mózgu.

Składające się z komórek nerwowych minimózgi wykorzystuje się do bardzo różnego rodzaju badań. Dwa lata temu posłużyły do ustalenia, kto miał więcej neuronów – my, czyli Homo sapiens czy neandertalczycy? Z kolei inna grupa badaczy wpierw wyhodowała minimózgi, a następnie podłączyła je do komputera i nauczyła grać w Ponga.

Jeszcze wcześniej zaś, w 2019 roku, minimózgi poleciały w kosmos. Co prawda niedaleko, bo jedynie na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Jednak już to pozwoliło sprawdzić, jak na różnego rodzaju komórki nerwowe wpływa przebywanie w warunkach mikrograwitacji. Wyniki tych ostatnich eksperymentów zostały właśnie opracowane naukowo. O tym, jak poradziły sobie minimózgi na orbicie, można przeczytać w artykule opublikowanym tej jesieni w czasopiśmie „Stem Cells Translational Medicine”.

Wnioski, jakie płyną z badań, są mocno zaskakujące. Wynika z nich, że kosmos minimózgom w ogóle nie zaszkodził.

Co to jest mikrograwitacja?

Czym wyżej znajdujemy się nad Ziemią, tym słabiej jesteśmy przez nią przyciągani. Jak duże są te różnice? ISS znajduje się na niskiej orbicie okołoziemskiej – czyli mniej więcej 400 km nad naszymi głowami. Na tej wysokości grawitacja to mniej więcej 89 proc. grawitacji na powierzchni Ziemi.

To samo w sobie nie jest wielką różnicą. Jednak diabeł tkwi w szczegółach. Wyobraźmy sobie, że stoimy na ziemi i zrzucamy z wysokości metra jabłko. Będzie ono się poruszać w kierunku powierzchni z przyspieszeniem wynoszącym 1 g, czyli 9,8 m/s².

Co by się stało, gdyby podobny eksperyment wykonał astronauta znajdujący się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej? Jabłko również zaczęłoby spadać. Jednak nie byłoby tego widać, ponieważ równocześnie spadaliby i astronauta, i cała stacja. „Jednak nie spadaliby w kierunku Ziemi, tylko wokół niej. Ponieważ dzieje się to w tym samym tempie, obiekty wewnątrz stacji wydają się unosić w stanie nazywanym zerową grawitacją (0g) lub dokładniej mikrograwitacją (1×10^-6 g)” – można przeczytać na stronie NASA.

Jak mikrograwitacja wpływa na nasz organizm?

Powyższe wyjaśnia, dlaczego naukowcy tak chętnie przeprowadzają eksperymenty na ISS. Na stacji kosmicznej można bowiem sprawdzić, co się dzieje z ludzkim organizmem, a także z jego tkankami, właśnie w warunkach mikrograwitacji. Wiadomo już, że „zerowa grawitacja” niezbyt dobrze wpływa na kości, mięśnie, system odpornościowy czy funkcjonowanie poznawcze. A co z mózgiem?

Pięć lat temu rozpoczął się eksperyment, który miał przynieść odpowiedź na to pytanie. Wpierw naukowcy pobrali próbki od ludzi – pacjentów chorych na stwardnienie rozsiane, Parkinsona, a także od osób zdrowych. Z komórek tych wyhodowano wpierw indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste, następnie zaś różnego rodzaju komórki nerwowe – neurony korowe, neurony dopaminergiczne – a także mikroglej. Kultury komórkowe zostały potem podzielone na dwie grupy. Jedną pozostawiono na Ziemi, drugą zaś na miesiąc wysłano w kosmos.

Jak kosmos wpływa na minimózgi?

Po powrocie minimózgi przebadano i porównano z organoidami, które pozostały na planecie.

Co się okazało? Po pierwsze komórki, które wysłano na ISS, wróciły żywe. Po drugie były w bardzo dobrym stanie. Zaobserwowano wyraźne różnice między nimi a tymi kulturami, które nie ruszały się z laboratorium (i to niezależnie od tego, czy pochodziły od osób zdrowych, czy od osób chorych). Minimózgi „kosmiczne” dzieliły się wolniej niż ziemskie, za to dojrzewały szybciej. Co więcej, miały słabszą ekspresję genów związanych ze stresem, mniej też było oznak stanu zapalnego.

Dlaczego? Zdaniem naukowców, paradoksalnie, warunki mikrograwitacji bardziej przypominają te, jakie panują wewnątrz mózgu. – W kosmosie te organoidy nie są przepłukiwane pożywką hodowlaną ani tlenem. Są bardzo niezależne; tworzą coś w rodzaju brainletu, mikrokosmosu mózgu – wyjaśnia Jeanne Loring, biolożka molekularna ze Scripps Research Institute.

Badania, których jest współautorką, wskazują, że mikrograwitacja może stanowić bardzo dobre warunki laboratoryjne do odkrywania sekretów mózgu. To właśnie tam można by testować, jak na tkankę nerwową działa podawanie np. różnych leków.

– Następną rzeczą, którą planujemy zrobić, jest zbadanie części mózgu najbardziej dotkniętych chorobą Alzheimera. Chcemy również dowiedzieć się, czy istnieją różnice w sposobie, w jaki neurony łączą się ze sobą w przestrzeni kosmicznej – zapowiada Loring.

Źródło: ScienceAlert, Stem Cells Translational Medicine, Scripps Research

Nasza autorka

Magdalena Salik

Dziennikarka i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com