مغز در فضا: نورون‌ها زودتر پیر میشن!🚀 کشف شگفت‌انگیز دانشمندا

تاثیر بی‌وزنی بر سلول‌های مغز

همه‌ی ما می‌دونیم که بی‌وزنی چه اثراتی روی عضلات، استخون‌ها، سیستم ایمنی و شناخت داره، ولی هنوز دقیقا نمی‌دونیم چه بلایی سر ِ مغز میاره. برای اینکه بفهمن سلول‌های مغزی تو بی‌وزنی چطور رفتار می‌کنن، دانشمندای مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس، با همکاری بنیاد سلول‌های بنیادی نیویورک، توده‌های کوچکی از سلول‌های مغزی که از سلول‌های بنیادی گرفته شده بودن و بهشون می‌گفتن “ارگانوئید”، رو فرستادن ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS).

جالب اینجاست که این ارگانوئیدها، وقتی یه ماه بعد از مدار برگشتن، هنوز سالم بودن؛ ولی سلول‌هاشون نسبت به ارگانوئیدهای مشابه‌ای که روی زمین پرورش داده شده بودن، زودتر بالغ شده بودن! یعنی به مرحله‌ای نزدیک‌تر به نورون‌های بالغ رسیده بودن و شروع کرده بودن به نشون‌دادن علائم تخصصی‌شدن. نتایج این تحقیق که می‌تونه بهمون کمک کنه بفهمیم سفر به فضا چه تأثیراتی روی اعصاب داره، توی تاریخ ۲۳ اکتبر ۲۰۲۴ توی مجله‌ی «Stem Cells Translational Medicine» منتشر شد.

دکتر ژان لورینگ، یکی از نویسندگان اصلی مقاله و استاد بازنشسته توی دپارتمان پزشکی مولکولی و مدیر مؤسس مرکز پزشکی ترمیمی مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس، می‌گه: «زنده موندن این سلول‌ها توی فضا، یه شگفتی بزرگ بود!». «این بنای اولیه‌ای برای آزمایش‌های آینده توی فضا محسوب می‌شه و می‌تونیم بخش‌های دیگه‌ی مغز که تحت تأثیر بیماری‌های عصبی‌تحلیل‌برنده قرار می‌گیرن رو هم بررسی کنیم.»

این تیم، توی زمین از سلول‌های بنیادی استفاده کرد تا ارگانوئیدهایی بسازه که از نورون‌های قشری یا دوپامینرژیک تشکیل شده‌بودن. این‌ها همون جمعیت‌هایی از نورون‌ها هستن که توی بیماری‌هایی مثل ام‌اس و پارکینسون صدمه می‌بینن؛ بیماری‌هایی که لورینگ سال‌هاست داره روشون تحقیق می‌کنه. بعضی از ارگانوئیدها هم میکروگلیا داشتن که یه نوع سلول ایمنیه که توی مغز زندگی می‌کنه، تا بتونن تأثیر بی‌وزنی رو روی التهاب بررسی کنن.

ارگانوئیدها معمولا توی یه محیط مایع که پر از مواد غذاییه رشد می‌کنن. این مایع باید مرتب عوض بشه تا سلول‌ها غذاشون رو بگیرن و مواد زائدشون دور ریخته بشه. برای اینکه دیگه نیازی به کار آزمایشگاهی توی ISS نباشه، تیم یه روشی پیدا کردن که بتونن ارگانوئیدهای کوچیک‌تر از حد معمول رو توی ویال‌های منجمد پرورش بدن؛ اینا ویال‌های کوچیک و در بسته‌ای هستن که در اصل برای انجماد عمیق طراحی شده بودن. ارگانوئیدها توی آزمایشگاه‌های ایستگاه فضایی کندی درست شدن و با یه انکوباتور کوچولو رفتن به ایستگاه فضایی بین‌المللی. بعد از یه ماه توی مدار، برگشتن زمین و تیم نشون داد که سالم و دست‌نخورده هستن.

تاثیر محیط فضا روی عملکرد سلول

برای بررسی اینکه محیط فضا چطوری روی عملکرد سلول تأثیر می‌ذاره، تیم تحقیقاتی، الگوهای بیان RNA سلول‌ها رو که نشون‌دهنده‌ی فعالیت ژن‌هاست رو با ارگانوئیدهای کنترل زمینی که توی زمین مونده بودن مقایسه کردن. جالب اینجاست که فهمیدن ارگانوئیدهایی که توی بی‌وزنی رشد کردن، ژن‌های مرتبط با بلوغشون بیشتر و ژن‌های مرتبط با تکثیرشون کمتر از کنترل‌های زمینی بود! یعنی سلول‌هایی که توی بی‌وزنی بودن، زودتر رشد کردن و کمتر از سلولای زمینی تکثیر شدن.

لورینگ می‌گه: «ما فهمیدیم که توی هر دو نوع ارگانوئید، پروفایل بیان ژن، یه حالت مخصوص از مرحله‌ی تکاملی قدیمی‌تر نسبت به اونایی که روی زمین بودن رو نشون می‌داد.» اون ادامه می‌ده: «توی بی‌وزنی، اونا سریع‌تر رشد می‌کنن، ولی خیلی مهمه که بدونیم اینا نورون‌های بالغ نیستن؛ پس این اطلاعاتی درباره‌ی پیری به ما نمی‌ده.»

تیم همچنین متوجه شد که برخلاف چیزی که فکر می‌کردن، توی ارگانوئیدهای رشد یافته تو بی‌وزنی، التهاب کمتری وجود داشت و ژن‌های مرتبط با استرس کمتر بیان می‌شدن. البته، برای فهمیدن دلیل این موضوع، نیاز به تحقیقات بیشتری هست. لورینگ حدس می‌زنه شرایط بی‌وزنی احتمالا بیشتر شبیه شرایطی باشه که سلول‌ها توی مغز تجربه می‌کنن، تا شرایط آزمایشگاهی معمول که جاذبه هم هست.

لورینگ می‌گه: «ویژگی‌های بی‌وزنی احتمالا روی مغز آدم‌ها هم تأثیر داره، چون توی بی‌وزنی هیچ جابه‌جایی‌ای وجود نداره – به‌عبارتی، چیزا حرکت نمی‌کنن.» و ادامه میده: «من فکر می‌کنم که توی فضا، این ارگانوئیدها بیشتر شبیه مغز هستن، چون با حجم زیادی از محیط کشت یا اکسیژن شسته نمی‌شن. اونا خیلی مستقل هستن و یه چیزی شبیه به یه مغز کوچولو تشکیل می‌دن؛ یه میکروکازم از مغز.»

ماموریت‌های فضایی و تحقیقات آینده

این مقاله به اولین مأموریت فضایی تیم اشاره داره ولی از اون موقع، اونا چهار مأموریت دیگه هم به ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) فرستادن. توی هر کدوم از این مأموریت‌ها، شرایط مأموریت اول رو تکرار کردن و آزمایش‌های اضافی هم اضافه کردن. لورینگ می‌گه: «برنامه‌ی بعدی ما بررسی بخشی از مغزه که بیشتر تحت تأثیر بیماری آلزایمر قرار داره.» اون همچنین می‌خواد ببینه آیا تفاوتی توی نحوه‌ی اتصال نورون‌ها به همدیگه توی فضا وجود داره یا نه. لورینگ تأکید می‌کنه: «با این نوع تحقیقات نمی‌شه به کارهای قبلی برای پیش‌بینی نتایج تکیه کرد، چون هیچ کار قبلی‌ای وجود نداره. ما توی مرحله‌ی اول هستیم، یه جورایی؛ توی آسمون، ولی توی مرحله‌ی اول.»

این کار با حمایت مالی بنیاد ملی سلول‌های بنیادی انجام شده.