太空研究揭示人类脑细胞加速生长
太空研究揭示人类脑细胞加速生长
Space Study Reveals Accelerated Growth of Human Brain Cells美国英语科技
2024-12-18 08:00:00阅读时长4分钟1868字
太空研究脑细胞微重力脑类器官国际空间站神经退行性疾病基因表达健康干细胞
内容摘要科学家将干细胞衍生的脑类器官送入国际空间站，研究微重力对脑发育的影响。结果显示，这些脑类器官在太空中成熟速度更快，但复制减少，且炎症和应激相关基因表达降低，为研究神经退行性疾病提供了新视角。
科学家将干细胞衍生的脑类器官送入国际空间站（ISS），以研究微重力对脑发育的影响。经过一个月的轨道运行，这些类器官仍然健康，但显示出比地球对照组更快的成熟和减少的复制。
基因表达分析显示，与成熟神经元相关的基因水平更高，而与炎症和应激反应相关的基因水平更低，这挑战了最初的假设。研究人员推测，微重力可能模拟了脑内条件，为细胞行为提供了独特的见解。
这些发现可能有助于研究阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病，为未来的实验铺平道路。这项研究标志着理解微重力如何影响脑细胞的基础性一步。
关键事实：
加速生长： 微重力下的脑类器官显示出更快的成熟和减少的增殖。 减少的应激反应： 与预期相反，空间生长的类器官中炎症和应激相关基因表达较低。 未来潜力： 这些见解可能有助于研究空间条件下神经退行性疾病和脑细胞连接。来源： 斯克里普斯研究所
微重力已知会影响肌肉、骨骼、免疫系统和认知，但对其对大脑的具体影响知之甚少。为了了解脑细胞如何响应微重力，斯克里普斯研究所的科学家与纽约干细胞基金会合作，将由干细胞衍生的脑细胞小块——称为“类器官”——送入国际空间站（ISS）。
令人惊讶的是，这些类器官在返回地球一个月后仍然健康，但细胞比地球上相同条件下生长的类器官成熟得更快——它们更接近成为成熟的神经元，并开始显示出特化的迹象。
脑类器官在国际空间站上度过了一个月后仍然健康并继续生长。图片来源：Jeanne Loring
该研究结果于2024年10月23日发表在《干细胞转化医学》杂志上。
“这些细胞在太空中存活下来是一个巨大的惊喜，”共同资深作者、斯克里普斯研究所分子医学系名誉教授兼再生医学中心主任Jeanne Loring博士说，“这为未来的空间实验奠定了基础，我们可以在其中纳入受神经退行性疾病影响的其他脑部分。”
在地球上，研究团队使用干细胞创建了由皮质或多巴胺能神经元组成的类器官，这些神经元群体分别受到多发性硬化症和帕金森病的影响——这是Loring研究了几十年的疾病。一些类器官还包括小胶质细胞，这是一种驻留在脑内的免疫细胞，用于研究微重力对炎症的影响。
类器官通常在富含营养的液体培养基中生长，需要定期更换以确保细胞有足够的营养并去除废物。为了避免在国际空间站上进行实验室工作，研究团队开创了一种方法，在冷冻管中生长比常规更小的类器官——这些冷冻管最初是为深冻设计的小型密封瓶。
类器官在肯尼迪航天中心的实验室中准备，并在微型孵化器中送往国际空间站。经过一个月的轨道运行后，它们返回地球，研究团队发现它们仍然健康且完好无损。
为了研究空间环境如何影响细胞功能，研究团队比较了类器官的RNA表达模式——即基因活性——与留在地球上的相同“地面对照”类器官。
令人惊讶的是，他们发现微重力下生长的类器官中与成熟相关的基因水平更高，而与增殖相关的基因水平更低，这意味着暴露于微重力的细胞比地球上的细胞发育得更快且复制得更少。
“我们发现，无论是哪种类型的类器官，其基因表达谱都显示出比地面上的类器官更成熟的阶段，”Loring说。“在微重力下，它们发育得更快，但重要的是要知道这些并不是成年神经元，因此这并不能告诉我们任何关于衰老的信息。”
研究团队还注意到，与他们的假设相反，微重力下生长的类器官中有较少的炎症和较低的应激相关基因表达，但需要更多的研究来确定原因。
Loring推测，微重力条件可能更接近脑内细胞经历的条件，而常规实验室条件下生长的类器官在重力作用下则不如此。
“微重力的特性可能也在人们的大脑中起作用，因为在微重力下没有对流——换句话说，事物不会移动，”Loring说。“我认为在太空中，这些类器官更像大脑，因为它们不会被大量培养基或氧气冲洗。它们非常独立，形成了类似于‘小脑’的微环境。”
论文描述了研究团队的第一次太空任务，但自那以后，他们又向国际空间站发送了四次任务。每次任务中，他们都复制了第一次任务的条件，并增加了额外的实验。
“我们计划下一步研究受阿尔茨海默病影响的脑部分，”Loring说。“我们还想了解神经元在空间中相互连接的方式是否存在差异。对于这类研究，你不能依赖早期的工作来预测结果，因为没有早期的工作。我们可以说是在‘地面’，但在天空中。”
资助： 本研究得到了国家干细胞基金会的资金支持。
除了Loring之外，该研究的作者还包括Scripps研究所的Jason Stein；纽约干细胞基金会研究所的Davide Marotta、Laraib Ijaz、Lilianne Barbar、Madhura Nijsure、Nicolette Pirjanian、Ilya Kruglikov、Scott A. Noggle和Valentina Fossati；Space Tango的Twyman Clements和Jana Stoudemire；以及国家干细胞基金会的Paula Grisanti。
(全文结束)
相关知识
新研究揭示宇航员太空贫血原因
《细胞》研究揭示：山梨糖醇的潜在危害与人类健康的新问题
太空飞行会改变人类心脏细胞
NASA研究揭示：长期太空旅行，会对健康有影响吗？
太空能成为孕育干细胞的摇篮吗
Nature｜抗衰老新发现！研究揭示衰老细胞如何影响脂肪积累
梅奥诊所2024年十大研究进展：从太空干细胞疗法到微型器官培养
Nat Neurosci :免疫细胞加速正常人脑衰老
29项研究揭示太空探索对人体的影响
两篇研究揭示生物钟在脂肪细胞生长中起着关键作用
网址: 太空研究揭示人类脑细胞加速生长 https://m.trfsz.com/newsview1442917.html
