Клетки мозга предпочли космос: результаты уникального эксперимента на МКС

Уникальный эксперимент с органоидами человеческого мозга открыл удивительные перспективы для изучения нейродегенеративных заболеваний. Маленькие колбы с искусственно выращенными образцами нервной ткани пробыли месяц на низкой околоземной орбите, а их состояние после возвращения на Землю поразило исследовательскую группу.

Под руководством молекулярного биолога Давиде Маротты команда Национальной лаборатории МКС вырастила миниатюрные образцы на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Материал для исследования предоставили как здоровые доноры, так и пациенты с рассеянным склерозом и болезнью Паркинсона. Выбор этих заболеваний не случаен: они оказывают крайне агрессивное влияние на нервную систему, поэтому поиск лекарств и подходов к лечению сейчас очень актуален.

В основу создания органоидов легла уникальная методика: учёные сначала вернули взрослые человеческие клетки в состояние недифференцированных стволовых клеток, а затем как бы направили их развитие в обратную сторону для образования кортикальных и дофаминергических нейронов.

В состав некоторых органоидов включили микроглию – иммунные клетки мозга. При этом авторы проекта подчёркивают: полученные структуры служат исключительно материалом для исследований и не обладают даже зачатками сознания.

Перед отправкой в космос пришлось решить еще одну сложную задачу: разработать надёжную систему транспортировки и хранения образцов. Органоиды поместили в специальные криопробирки и разделили на две группы: контрольная осталась на Земле, а экспериментальная отправилась в месячную "командировку" на орбиту.

В наземной лаборатории для контрольной группы поддерживались те же условия, что и в космосе, за исключением микрогравитации. Чтобы точно определить, как именно невесомость влияет на наш мозг.

Молекулярный биолог Джин Лоринг из Исследовательского института Скриппса признаётся: то, что после полета образцы сохранили свою жизнеспособность - это просто чудо. Более того, органоиды показали признаки ускоренного развития по сравнению с земными образцами.

Исследователи изучили структуру клеток-путешественниц под микроскопом, оценили метаболическую активность и проанализировали генетические изменения.

Вот что заметили в ходе генетического анализа: в органоидах из космоса была повышена активность генов, связанных с клеточным созреванием. При этом гены, отвечающие за размножение клеток, проявляли меньшую активность. Иными словами, они делились медленнее, но быстрее достигали зрелости.

Сравнение показало различия в работе сотен генов между космическими и земными образцами. Особое внимание привлекли изменения в участках ДНК, отвечающих за формирование синаптических связей и передачу нервных импульсов.

Еще одна неожиданность - в образцах, побывавших в космосе, снизились показатели стресса и воспаления. Есть предположение, что условия микрогравитации лучше имитируют естественную среду внутри черепной коробки человека.

В невесомости органоиды растут опосредованно, без постоянного влияния питательной среды и кислорода. Так клетки формируют более естественные трёхмерные структуры, близкие по архитектуре к настоящей нервной ткани.

Под микроскопом в обеих группах органоидов обнаружились характерные нейронные розетки. В космических образцах их оказалось меньше, что подтвердило замедление процессов клеточного деления.

На следующем этапе исследовательская группа сосредоточится на отделах мозга, наиболее уязвимых при болезни Альцгеймера. В планах учёных – детальное изучение формирования межнейронных связей в условиях микрогравитации.

Доктор Лоринг подчёркивает: работа находится на начальном этапе, ведь подобные эксперименты проводятся впервые. Очень важно учитывать каждую мелкую деталь, способную повлиять на исход. Каждый новый эксперимент может принести неожиданные результаты и открытия в области нейробиологии.