太空实验揭示了惊人的脑细胞行为

护肤作者 / 花爷 / 2025-04-24 18:25
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    尽管人们对……知之甚少关于微重力对大脑的确切影响,我们知道它会改变免疫系统、肌肉、骨骼和认知。科学家们斯克里普斯

  

  尽管人们对……知之甚少关于微重力对大脑的确切影响,我们知道它会改变免疫系统、肌肉、骨骼和认知。科学家们斯克里普斯研究他与纽约干细胞基金会(New York Stem Cell Foundation)合作,将从干细胞中提取的小簇脑细胞(被称为“类器官”)送到国际空间站,以了解脑细胞对微重力的反应。

  一个月后,当他们从轨道返回时,这些类器官出人意料地仍然健康,但细胞的发育速度比在地球上生长的同类类器官要快得多;它们开始显示出专业化的迹象,并越来越接近成为成年神经元。

  研究结果发表在《干细胞转化医学》杂志上,有助于阐明太空旅行可能对神经系统的影响。

  地球上的研究小组利用干细胞制造的类器官是模仿皮层神经元和多巴胺能神经元,这些神经元群影响多发性硬化症和帕金森氏症,洛林已经对这些疾病进行了数十年的广泛研究。为了研究微重力对炎症的影响,一些类器官还含有小胶质细胞,这是大脑中发现的免疫细胞的一个子集。

  类器官通常在营养丰富的液体培养基中培养,需要经常更换,以保证细胞获得足够的营养并消除废物。该团队开发了一种技术,可以在冷冻瓶中培养比正常情况下更小的类器官,这种微小的密封小瓶最初是为了深度冷冻而设计的,以避免在国际空间站上进行实验室工作的需要。

  这些类器官在肯尼迪空间站的实验室里准备好后,被装在一个小孵化器里运送到国际空间站。当他们在轨道上飞行一个月后返回地球时,机组人员证明他们没有受伤。

  研究小组将这些细胞的RNA表达模式(一种基因活性的测量方法)与留在地球上的相同的“地面控制”类器官进行了比较,以研究太空环境如何影响细胞功能。

  与地面对照相比,他们发现在微重力环境下生长的类器官显示出与增殖相关的基因水平较低,而与成熟相关的基因水平较高。这表明,在微重力环境下生长的细胞比在地球上生长的细胞发育得更快,复制得更少。

  此外,研究小组观察到,与他们的预测相反,在微重力下生长的类器官显示出炎症减少,与压力相关的基因表达减少;然而,需要进一步调查以确定其原因。

  与在重力存在和标准实验室条件下培养的类器官不同,洛林假设微重力条件可能更接近于大脑细胞所遇到的条件。

  自第一次太空任务以来,该团队又向国际空间站发射了四次任务,这在论文中有所描述。他们增加了更多的实验,每一次都重现了第一次任务的条件。

  洛林总结道:“我们计划做的下一件事是研究大脑中受阿尔茨海默病影响最大的部分。我们还想知道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,你不能依靠早期的工作来预测结果,因为没有早期的工作。可以说,我们是在底层;在天空,但在地面。”

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