Hoog boven de aarde, onderzoekers voeren een eerste-in-zijn-soort studie uit om patiënten met de ziekte van Parkinson en multiple sclerose op de planeet hieronder te helpen. Het International Space Station-experiment zoekt naar de oorzaak van deze ziekten door te bestuderen hoe zenuw- en immuunhersencellen op elkaar inwerken.

Het experiment, vervoerd naar het ruimtestation aan boord van de SpaceX CRS-18 vrachtvlucht, zal kijken naar de oorzaak van schade aan het zenuwstelsel die vaak voorkomt bij beide ziekten en onthullen hoe leven in de ruimte vergelijkbare cellen in gezonde astronauten beïnvloedt.

De studie wordt geleid door stamcelexpert Andres Bratt-Leal van Aspen Neuroscience in La Jolla, Californië, en Valentina Fossati, een multiple sclerose-onderzoeker bij het New York Stem Foundation Research Institute in New York.

"Dit is de eerste keer dat iemand onderzoek doet naar de effecten van microzwaartekracht en ruimtevluchten op dergelijke cellen, " zei Bratt-Leal. "Deze cellen zijn moeilijk te bestuderen in een laboratorium vanwege de manier waarop de zwaartekracht ze beïnvloedt. Het leuke is dat we het nu in de ruimte kunnen doen!"

Neuron moordenaars

De ziekte van Parkinson en multiple sclerose zijn neurodegeneratieve ziekten die de hersenen en het centrale zenuwstelsel beschadigen. De onderzoekers vermoeden dat deze schade het gevolg kan zijn van een storing in het immuunsysteem van het lichaam. NASA is geïnteresseerd in hoe ruimtevluchten het immuunsysteem veranderen, aangezien sommige astronauten vreemde effecten ervaren na missies, inclusief tijdelijke activering van slapende virussen.

Meer leren, Bratt-Leal en Fossati richten zich op de soorten cellen in de hersenen die een sleutelrol lijken te spelen bij het ontstaan ​​van beide ziekten. De eerste typen zijn neuronen en de cellen die ze maken, die vervolgens het zenuwnetwerk van het lichaam vormen en de hersenen in staat stellen het te controleren en te controleren. De tweede zijn microglia:immuuncellen die door de hersenen patrouilleren en de neuronen proberen te verdedigen tegen dreigende indringers.

"De microglia zijn te vinden in elk deel van de hersenen, en het begint er echt op te lijken dat zich neurodegeneratieve ziekten ontwikkelen omdat de cellen zich ongepast gaan gedragen of overdreven reageren, " zei Fossati. "Microglia misdragen kan bijdragen aan het doden van de neuronen."

Een nieuwe manier om oude cellen te maken

Om erachter te komen of dat het geval is, de onderzoekers moeten de groei van neuronen en microglia van mensen met de ziekten bestuderen en vergelijken met gezonde mensen van dezelfde leeftijd. Omdat deze cellen zich in de hersenen bevinden, ze kunnen niet veilig worden geëxtraheerd.

Bratt-Leal en Fossati hebben een andere manier gevonden, gebruik maken van een nieuwe stamceltechnologie genaamd "geïnduceerde pluripotente stamcellen" om neuronen en microglia te maken van de huidcellen van patiënten en gezonde mensen in laboratoria.

Ruimte voor cellen

Bratt-Leal en Fossati lanceerden nieuw gecreëerde zieke en gezonde cellen de ruimte in om ze te observeren, weg van de zware invloed van de zwaartekracht van de aarde.

"We weten dat krachten het gedrag van cellen kunnen beïnvloeden door aspecten zoals hun vorm te veranderen. Dus, wat gebeurt er als je de zwaartekracht verwijdert?" zei Bratt-Leal. "Hoe de cellen reageren, zal ons nieuwe dingen vertellen over hoe ze functioneren."

De cellen zijn nu aan boord van het ruimtestation, leven in een CubeLab ontwikkeld door Space Tango, een bedrijf dat apparatuur ontwikkelt voor microzwaartekrachtonderzoek. Het CubeLab is ongeveer zo groot als een kleine schoenendoos.

In het CubeLab bevindt zich een camera om het experiment te bekijken, evenals een paar containers met 96 kamers die de cellen bevatten. Eén "well plate" bevat de cellen van een Parkinsonpatiënt en een gezond persoon van vergelijkbare leeftijd. De tweede plaat bevat de cellen van een multiple sclerosepatiënt en een gezonde donor van dezelfde leeftijd. Een slangen- en pompsysteem levert automatisch vloeibaar voedsel aan de cellen in hun kamers.

In de loop van 30 dagen, Bratt-Leal en Fossati kunnen op afstand kijken hoe de neuroncellen zich in ballen organiseren, genaamd "organoïden, " en hoe de microgliacellen erop reageren en ze infiltreren. Na een maand, de cellen worden teruggestuurd naar de aarde, waar onderzoekers van plan zijn hun vorm en rangschikking te onderzoeken en hun DNA te testen om te zien of microzwaartekracht en blootstelling aan ruimtestraling hun genexpressie veranderden.

De resultaten van het onderzoek kunnen wetenschappers uiteindelijk helpen nieuwe manieren te vinden om de ziekte van Parkinson en multiple sclerose te behandelen. Ook, het ontdekken van de manier waarop zenuwcellen worden beïnvloed door microzwaartekracht en straling kan leiden tot verbeterde methoden om astronauten in de ruimte te beschermen, vooral bij langdurige missies.