מיקרו-כבידה ידועה כמשנה את השרירים, העצמות, המערכת החיסונית והקוגניציה, אך מעט ידוע על השפעתה הספציפית על המוח. כדי לגלות כיצד תאי מוח מגיבים למיקרו-כבידה, מדענים של Scripps Research, בשיתוף עם קרן תאי הגזע של ניו יורק, שלחו גושים זעירים של תאי מוח שמקורם בתאי גזע הנקראים "אורגנואידים" לתחנת החלל הבינלאומית (ISS).
באופן מפתיע, האורגנואידים עדיין היו בריאים כשחזרו מהמסלול כעבור חודש, אבל התאים התבגרו מהר יותר בהשוואה לאורגנואידים זהים שגדלו על פני כדור הארץ – הם היו קרובים יותר להפוך לנוירונים בוגרים והחלו להראות סימנים של התמחות. התוצאות, שיכולות לשפוך אור על השפעות נוירולוגיות אפשריות של מסע בחלל, פורסמו ב-23 באוקטובר 2024, ב- רפואה מתרגמת של תאי גזע.
העובדה שהתאים הללו שרדו בחלל הייתה הפתעה גדולה. זה מניח את הבסיס לניסויים עתידיים בחלל, שבהם נוכל לכלול חלקים אחרים במוח המושפעים ממחלות ניווניות".
ז'אן לורינג, דוקטורט, סופרת בכירה, פרופסור אמריטוס במחלקה לרפואה מולקולרית ומנהלת מייסדת של המרכז לרפואה רגנרטיבית במחקר Scripps
על פני כדור הארץ, הצוות השתמש בתאי גזע כדי ליצור אורגנואידים המורכבים מנוירונים קורטיקליים או דופמינרגיים, שהם האוכלוסיות הנוירונים המושפעות בטרשת נפוצה ומחלות פרקינסון שלורינג חקר במשך עשרות שנים. חלק מהאורגנואידים כללו גם מיקרוגליה, סוג של תא חיסון השוכן בתוך המוח, כדי לבחון את השפעת המיקרו-כבידה על דלקת.
אורגנואידים גדלים בדרך כלל במדיום נוזלי עשיר בחומרים מזינים שיש להחליף באופן קבוע כדי להבטיח שלתאים תהיה תזונה מספקת, וכדי להסיר חומרי פסולת. כדי למנוע את הצורך בעבודת מעבדה על ה-ISS, הצוות היה חלוץ בשיטה לגידול אורגנואידים קטנים מהרגיל בבקבוקונים קטנים ואטומים לאוויר, שתוכננו במקור להקפאה עמוקה.
האורגנואידים הוכנו במעבדות בתחנת החלל קנדי ונסעו ל-ISS בחממה מיניאטורית. לאחר חודש במסלול, הם חזרו לכדור הארץ, שם הצוות הראה שהם בריאים ושלמים.
כדי לבחון כיצד סביבת החלל משפיעה על תפקודים תאיים, הצוות השווה את דפוסי ביטוי ה-RNA של התאים – מדד של פעילות גנים – לאורגנואידים זהים "בקרת קרקע" שנשארו על כדור הארץ. באופן מפתיע, הם גילו שלאורגנואידים שגדלו במיקרו-כבידה היו רמות גבוהות יותר של גנים הקשורים לבגרות ורמות נמוכות יותר של גנים הקשורים לשגשוג בהשוואה לבקרת הקרקע, כלומר התאים שנחשפו למיקרו-כבידה התפתחו מהר יותר והשתכפלו פחות מאלה שעל כדור הארץ.
"גילינו שבשני סוגי האורגנואידים, פרופיל ביטוי הגנים אופייני לשלב התפתחות ישן יותר מאלה שהיו על הקרקע", אומר לורינג. "במיקרו-כבידה הם התפתחו מהר יותר, אבל באמת חשוב לדעת שאלו לא היו נוירונים בוגרים, אז זה לא אומר לנו כלום על ההזדקנות."
הצוות גם ציין שבניגוד להשערה שלהם, היו פחות דלקות וביטוי נמוך יותר של גנים הקשורים לסטרס באורגנואידים שגדלו במיקרו-כבידה, אך יש צורך במחקר נוסף כדי לקבוע מדוע.
לורינג משער שתנאי מיקרו-כבידה עשויים לשקף יותר את התנאים שחווים תאים בתוך המוח בהשוואה לאורגנואידים שגדלו בתנאי מעבדה קונבנציונליים ובנוכחות כוח הכבידה.
"המאפיינים של מיקרו-כבידה פועלים כנראה גם במוחם של אנשים, כי אין הסעה במיקרו-כבידה-; במילים אחרות, דברים לא זזים", אומר לורינג. "אני חושב שבחלל, האורגנואידים האלה דומים יותר למוח כי הם לא נשטפים עם חבורה שלמה של מצע תרבות או חמצן. הם מאוד עצמאיים; הם יוצרים משהו כמו נקודת מוח, מיקרוקוסמוס של המוח. "
המאמר מתאר את משימת החלל הראשונה של הצוות, אך מאז, הם שלחו ארבע משימות נוספות ל-ISS. עם כל אחד מהם, הם שיחזרו את התנאים מהמשימה הראשונה והוסיפו ניסויים נוספים.
"הדבר הבא שאנו מתכננים לעשות הוא לחקור את החלק במוח המושפע ביותר ממחלת האלצהיימר", אומר לורינג. "אנחנו גם רוצים לדעת אם יש הבדלים באופן שבו נוירונים מתחברים זה לזה בחלל. עם סוגים כאלה של מחקרים, אתה לא יכול להסתמך על עבודה מוקדמת כדי לחזות מה תהיה התוצאה כי אין עבודה מוקדמת יותר. אנחנו הם בקומת הקרקע, כביכול, בשמים, אבל בקומת הקרקע."
עבודה זו נתמכה במימון מהקרן הלאומית לתאי גזע.
בנוסף ללורינג, מחברי המחקר, "השפעות מיקרו-כבידה על אורגנואידים עצביים שמקורם ב-iPSC בתחנת החלל הבינלאומית" הם ג'ייסון סטיין ממחקר Scripps; Davide Marotta, Laraib Ijaz, Liliane Barbar, Madhura Nijsure, Nicolette Pirjanian, Ilya Kruglikov, Scott A. Noggle, ולנטינה Fossati ממכון המחקר של קרן תאי הגזע של ניו יורק; Twyman Clements ו-Jana Stoudemire מ-Space Tango; ופולה גריזנטי מהקרן הלאומית לתאי גזע.
