微重力已知会影响肌肉、骨骼、免疫系统和认知，但它对大脑的确切影响仍然 largely 未被探索。为了研究大脑细胞如何对微重力作出反应，斯克里普斯研究所的研究人员与纽约干细胞基金会合作，将小型的干细胞衍生的大脑细胞簇，称为“器官样体”，送往国际空间站（ISS）。
微重力已知会改变肌肉、骨骼、免疫系统和认知，但对大脑的具体影响知之甚少。为了发现大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，将称为“器官样体”的微小干细胞衍生大脑细胞团发送到国际空间站（ISS）。
在太空待了一个月后返回时，器官样体保持健康，但细胞的成熟速率超过了在地球上生长的类似器官样体。它们更接近成人神经元的特征，并表现出专业化的迹象。这些发现可能揭示太空旅行对神经系统影响的重要见解，已于2024年10月23日在干细胞转化医学上发布。
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创始主任珍·洛林博士表示：“看到这些细胞能够在太空中生存真是一个重大惊喜。这为未来的太空实验奠定了基础，可以包括其他受神经退行性疾病影响的大脑区域。”
在地球上，研究人员创建了包含皮质神经元或多巴胺能神经元的器官样体，这些神经元在多发性硬化症和帕金森病等疾病中受到影响，而洛林对此进行了多年研究。一些器官样体还包含一种称为小胶质细胞的免疫细胞，以评估微重力对炎症的影响。
通常，器官样体生长在富含营养的液体培养基中，必须定期更换以保持细胞的营养和消除废物。为了减少在国际空间站上的实验室工作量，研究人员开发了一种新的方法，将较小的器官样体在冷冻管中培养——这种微型密闭容器最初是用于深层冷冻。
这些器官样体在肯尼迪航天中心培养，并在一个紧凑的恒温器中送到国际空间站。经过一个月的轨道航行后，它们返回地球，并确认它们保持健康和完整。
为了研究空间环境如何影响细胞功能，科学家们比较了器官样体的RNA表达模式——这表明基因活性——与留在地球上相同的样本。令人惊讶的是，在微重力下生长的器官样体表现出与成熟相关的基因水平较高，而与细胞复制相关的基因水平较低，表明微重力暴露促使它们更快发育并减少复制。
洛林指出：“我们发现，在这两种类型的器官样体中，基因表达谱表明其发育阶段比地面上的更高级。在微重力下，它们成熟得更快，但必须强调的是，这些还不是成人神经元，因此这并不提供有关衰老的见解。”
此外，研究人员还观察到，与预期相反的是，在微重力下发展起来的器官样体表现出减少的炎症和更低的与压力相关的基因表达，尽管还需要进一步研究来理解这些结果。
洛林推测，微重力的条件可能比在标准实验室重力下培养的器官样体更接近大脑细胞自然经历的环境。
“微重力可能模仿人脑中发现的一些特征，因为没有对流，”她解释道。“从本质上讲，一切都保持在原位。我相信在太空中，这些器官样体更像大脑，因为它们不受持续的营养或氧气流动的影响。它们独立运作；就像形成一个小脑，一个小规模的大脑模型。”
这项研究标志着团队所进行的第一个任务；此后，他们已进行另外四个任务到国际空间站。每一次后续任务都重复了初始条件，同时融入了额外的实验。
洛林表示：“我们的下一个目标是研究最受阿尔茨海默病影响的大脑区域。我们还希望确定神经元在太空中连接方式是否有所不同。对于这种类型的研究，我们无法根据以往研究预测结果，因为没有先前的工作可以参考。我们实际上是在初始阶段；在天空中，但在地面上。”
这项研究由国家干细胞基金会资助。
