空間站細(xì)胞研究尋求重大疾病的原因

在地球上空，研究人員正在開展一項(xiàng)首次研究，以幫助患有帕金森病和多發(fā)性硬化癥的患者。國(guó)際空間站的實(shí)驗(yàn)正在尋找通過研究神經(jīng)和免疫腦細(xì)胞如何相互作用來觸發(fā)這些疾病的原因。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)通過SpaceX CRS-18貨運(yùn)飛機(jī)運(yùn)送到太空站，將研究在兩種疾病中常見的對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)造成損害的原因，并揭示太空生活對(duì)健康宇航員中類似細(xì)胞的影響。

該研究由加州La Jolla的Aspen Neuroscience干細(xì)胞專家Andres Bratt-Leal和紐約紐約干基金會(huì)研究所的多發(fā)性硬化研究員Valentina Fossati領(lǐng)導(dǎo)。

“這是第一次有人研究微重力和太空飛行對(duì)這類細(xì)胞的影響，”Bratt-Leal說。“由于重力影響它們的方式，這些細(xì)胞很難在實(shí)驗(yàn)室里研究?，F(xiàn)在我們可以在太空中做到這一點(diǎn)很酷!”

神經(jīng)元?dú)⑹?/p>

帕金森病和多發(fā)性硬化癥是神經(jīng)退行性疾病，會(huì)損害大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)。研究人員懷疑這種損害可能是身體免疫系統(tǒng)出現(xiàn)故障的結(jié)果。宇航局對(duì)太空飛行如何改變免疫系統(tǒng)感興趣，因?yàn)橐恍┯詈絾T在執(zhí)行任務(wù)后會(huì)遇到奇怪的影響，包括臨時(shí)激活休眠病毒。

為了解更多信息，B??ratt-Leal和Fossati專注于大腦中的細(xì)胞類型，這些細(xì)胞似乎在這兩種疾病的發(fā)病過程中起著關(guān)鍵作用。第一類是神經(jīng)元和產(chǎn)生它們的細(xì)胞，它們繼續(xù)形成身體的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并允許大腦監(jiān)測(cè)和控制它。第二種是小膠質(zhì)細(xì)胞：免疫細(xì)胞，它在大腦中巡邏并試圖保護(hù)神經(jīng)元不受威脅入侵者的攻擊。

“小膠質(zhì)細(xì)胞存在于大腦的每個(gè)部位，并且它開始看起來像神經(jīng)退行性疾病，因?yàn)榧?xì)胞開始表現(xiàn)不正?；蚍磻?yīng)過度，”Fossati說。“行為不端的小膠質(zhì)細(xì)胞可能有助于殺死神經(jīng)元。”

小膠質(zhì)細(xì)胞在培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)(放大63倍)。小膠質(zhì)細(xì)胞是大腦的免疫細(xì)胞，在多發(fā)性硬化等神經(jīng)退行性疾病中發(fā)揮的作用尚不完全清楚。這里顯示的細(xì)胞與由患者的皮膚活組織檢查制成的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞分化。圖片來源：紐約干細(xì)胞基金會(huì)(NYSCF)研究所

制作舊細(xì)胞的新方法

為了弄清楚是否是這種情況，研究人員需要研究患有這些疾病的人的神經(jīng)元和小膠質(zhì)細(xì)胞的生長(zhǎng)情況，并將它們與同齡的健康人進(jìn)行比較。由于這些細(xì)胞位于大腦內(nèi)，因此無(wú)法安全地提取它們。

Bratt-Leal和Fossati發(fā)現(xiàn)了另一種方法，利用一種名為“誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 ” 的新干細(xì)胞技術(shù)，從實(shí)驗(yàn)室中的患者和健康人的皮膚細(xì)胞中制造神經(jīng)元和小膠質(zhì)細(xì)胞。

細(xì)胞的空間

Bratt-Leal和Fossati將新創(chuàng)造的疾病和健康細(xì)胞發(fā)射到太空，以觀察它們遠(yuǎn)離地球引力的重大影響。

“我們知道力可以通過改變形狀等方面來影響細(xì)胞的行為。那么，當(dāng)你去除重力時(shí)會(huì)發(fā)生什么?” Bratt-Leal說。“細(xì)胞如何反應(yīng)將告訴我們關(guān)于它們?nèi)绾伟l(fā)揮作用的新事物。”

這些細(xì)胞現(xiàn)在位于空間站，居住在由Space Tango開發(fā)的CubeLab內(nèi)，該公司開發(fā)用于微重力研究的設(shè)備。CubeLab大約相當(dāng)于一個(gè)小鞋盒的大小。

在CubeLab內(nèi)部是一個(gè)觀察實(shí)驗(yàn)的相機(jī)以及一對(duì)容納細(xì)胞的96室容器。一個(gè)“孔板”容納帕金森病患者的細(xì)胞和相似年齡的健康人。第二個(gè)板包含多發(fā)性硬化患者的細(xì)胞和年齡匹配的健康供體。管道和泵系統(tǒng)自動(dòng)向其腔室內(nèi)的細(xì)胞提供液體食物。

在30天的過程中，Bratt-Leal和Fossati可以遠(yuǎn)程觀察神經(jīng)細(xì)胞如何組織成球，稱為“類器官”，以及小膠質(zhì)細(xì)胞如何響應(yīng)和滲透它們。一個(gè)月后，細(xì)胞將返回地球，研究人員計(jì)劃?rùn)z查它們的形狀和排列并測(cè)試它們的DNA，看看微重力和空間輻射暴露是否改變了它們的基因表達(dá)。

研究結(jié)果最終可以幫助科學(xué)家確定治療帕金森病和多發(fā)性硬化癥的新方法。此外，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞受微重力和輻射影響的方式可能會(huì)改善保護(hù)太空中宇航員的方法，特別是長(zhǎng)期任務(wù)。