کشف درمان آلزایمر و پارکینسون با کمک مغزهای پرورش‌یافته در فضا
محققان با استفاده از محیط بی‌وزنی در ایستگاه فضایی بین‌المللی موفق به رشد ارگانوییدهای مغزی انسانی شدند که این کار می‌تواند به تحقیق در مورد درمان‌های جدید برای بیماری‌هایی نظیر آلزایمر، پارکینسون و آسیب‌های نخاعی کمک کند؛ این فرآیند در فضا تنها در ۷۲ ساعت انجام شده، در حالی که در زمین ممکن است ماه‌ها طول بکشد.
ارگانوییدهای مغزی، بافت‌هایی از سلول‌های پرورش یافته هستند که به طور مصنوعی و در شرایط آزمایشگاهی از سلول‌های بنیادی انسانی ساخته می‌شوند و ساختار و عملکرد اندام انسان را تقلید می‌کنند؛ این ساختارها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که ویژگی‌های توسعه عصبی انسان را بازتولید کنند و به محققان در مطالعه بیماری‌های مغزی کمک کنند.
ژندرمانی در فضا
درمان جدیدی که توسط شرکت زیست‌فناوری آکسونیس تراپیوتیکس (Axonis Therapeutics) توسعه یافته، از یک ویروس باز برنامه‌ریزی شده برای ارائه ژندرمانی مفید به سلول‌های سیستم عصبی مرکزی استفاده می‌کند؛ این ویروس‌های اصلاح شده، به عنوان «ناقل ویروسی» شناخته می‌شوند و می‌توانند برای درمان بیماری‌هایی مانند آلزایمر، پارکینسون و آسیب‌های نخاعی بسیار مفید باشند.
آزمایش‌ها نشان داد، درمان شرکت آکسونیس روی موش‌ها موثر بوده، اما ژن‌درمانی‌هایی که روی جوندگان موثر هستند، اغلب در انسان شکست می‌خورند؛ بنابراین، این شرکت تصمیم گرفت تا با رشد ارگانوییدهای مغز انسانی در فضا، آزمایش‌هایی با مدل دقیقی از سیستم عصبی مرکزی انسان انجام دهد.
دانشمندان می‌توانند سلول‌های سیستم عصبی مرکزی را روی زمین پرورش دهند، اما گرانش آن‌ها را مجبور می‌کند تا خود را در لایه‌های منفرد دوبعدی قرار دهند که کشت ساختار سه‌بعدی و پیچیدگی گروه‌های عملکردی سلول مغز را دشوار می‌سازد. در فضا، سلول‌ها به صورت تجمیعات سه بعدی رشد می‌کنند که تجربه نیروی برشی کمتری دارند، این امر به سلول‌ها کمک می‌کند تا شبیه به نحوه قرارگیری آن‌ها در بافت‌های انسانی رفتار کنند.
شین هگارتی (Shane Hegarty)، یکی از بنیان‌گذاران شرکت آکسونیس و مدیر ارشد علمی آن، می‌گوید: «پژوهش در فضا چیزی نیست که به طور معمول به آن فکر کنید، اما فرصت استفاده از شرایط ریزگرانش می‌تواند بسیاری از ظرفیت‌های دست نخورده را با تغییر دادن مرزهای علم در محیط منحصر به فرد فضا آشکار کند.»
شرکت آکسونیس در اوت۲۰۲۳، ویال‌های منجمد ناقل ویروسی، سلول‌های عصبی و آستروسیت‌های بالغ (Mature Astrocytes) را به ایستگاه فضایی بین‌المللی پرتاب کرد؛ سپس گروهی از پژوهشگران در آزمایشگاه شناور ایستگاه فضایی، این مواد را به دستگاهی به نام بایوسل (BioCell) تزریق کردند که یک سامانه تخصصی کشت سلولی است.
ویال‌های منجمد ناقل ویروسی محصولاتی هستند که به منظور حمل و نگهداری ویروس‌های اصلاح شده ژنتیکی در دماهای بسیار پایین منجمد می‌شوند؛ این ویال‌ها معمولا بر روی یخ خشک ارسال می‌شوند و به دلیل ویژگی‌های خاص مانند چسبندگی آن‌ها، باید در ظروف خاصی نگهداری شوند تا از اتلاف مواد جلوگیری شود.
آستروسیت‌های بالغ، نوعی از سلول‌های گلیال (GLEE-ul sel) در سیستم عصبی مرکزی هستند که در نظارت، دستوردهی و حمایت از فعالیت‌های عصبی در مدارهای بالغ نقش اساسی دارند. در مقایسه با آستروسیت‌های نابالغ، آستروسیت‌های بالغ برخی از عملکردهای اولیه خود را از دست می‌دهند ولی عملکردهای جدیدی را کسب می‌کنند که برای توازن و عملکرد طبیعی سیستم عصبی ضروری‌اند.
سلول‌های گلیال، نوعی سلول غیرعصبی در سیستم عصبی مرکزی (مغز و طناب نخاعی) هستند؛ این سلول‌ها با ارائه حمایت فیزیکی و شیمیایی به نورون‌ها، به حفظ محیط مناسب برای آن‌ها کمک می‌کنند و به نسبت تعداد نورون‌ها در مغز بیشتر هستند.
آن‌ها ناقل ویروسی را روی یک ژن پروتئین فلورسنت بارگذاری کردند تا اگر به نورون‌ها نفوذ کرد و ژن را درون آن‌ها کاشت، نور سبز نئونی بتابد. در عرض ۷۲ ساعت، سلول‌ها نه تنها به صورت سه‌بعدی سازماندهی شدند، بلکه درخشان نیز شدند.
شیلا نیلسن (Sheila Nielsen)، از سازمان پژوهشی بایوسرو اسپیس تکنولوژیز (BioServe Space Technologies) سازنده بایوسل می‌گوید: «لحظه مهمی برای ما زمانی بود که خدمه مشغول بررسی میکروسکوپی بودند و توده‌های بزرگ بافت سه‌بعدی و سبز رنگی را مشاهده کردند؛ این برای آن‌ها هیجان‌انگیز بود؛ زیرا هرگز چیزی مشابه این را در زمین ندیده بودند.»
هگارتی نیز اضافه می‌کند: «ما هم توانستیم توانایی هدف‌گیری ژندرمانی را تایید کنیم و هم ساخت مدل‌های سه‌بعدی مغز انسان در شرایط میکروگرانش به سرعت انجام دهیم. پیشرفت اصلی این است که تحقیقات انجام شده در فضا، امکان جمع‌آوری نورون‌ها و آستروسیت‌های بالغ در مدل مغز را فراهم می‌کند که در زمین امکان‌پذیر نیست.»