مینی مغزهای انسانی در فضا، رشد سریعتر در ریزگرانش
در سال ۲۰۱۹، گروهی از دانشمندان با هدف بررسی تاثیر ریزگرانش بر روی سلولهای مغزی، بافتهای کوچک مغزی انسان به نام ارگانوئید را به ایستگاه فضایی بینالمللی فرستادند. این ارگانوئیدها که از سلولهای انسانی در آزمایشگاه ساخته شده بودند، به مدت یک ماه در فضا بود و پس از بازگشت به زمین، نتایج عجیب و مثبتی داشتند که به راههای جدیدی برای مطالعه مغز و بیماریهای عصبی منجر شد.
تاثیر ریزگرانش بر سلولها
نتایج نشان میدهد ارگانوئیدهای (Organoid) رشد یافته در شرایط ریزگرانش (Microgravity) در فضا به طور شگفتانگیزی سریعتر از همتایان خود در زمین بالغ میشوند. در فضا، ژنهایی که مرتبط با بلوغ سلول هستند، فعالیت بیشتری دارند و در مقابل ژنهای مربوط به تکثیر سلولی کاهش مییابند؛ این به این معناست که در شرایط فضایی، سلولها بیشتر روی بلوغ تمرکز دارند تا تقسیم سریع.
نتایج جدید نشان میدهد سلولهای مغزی در فضا با استرس و التهاب کمتری مواجه هستند. دانشمندان بر این باورند که شرایط ریزگرانش محیطی مشابه به داخل جمجمه انسان ایجاد میکند، به گونهای که سلولهای مغزی به طور منظم و متوازن عمل میکنند. این در حالی است که در محیطهای آزمایشگاهی روی زمین، سلولها به طور مداوم تحت تاثیر مواد مغذی و اکسیژن قرار دارند.
ارگانوئیدها چگونه ساخته شدند؟
برای این آزمایش، محققان از سلولهای بنیادی پرتوان القایی (Induced Pluripotent Stem Cells به اختصار iPSCs) استفاده کردند. این سلولها از سلولهای عادی بدن مانند پوست یا خون گرفته میشوند و سپس به حالت اولیه برمیگردند که هنوز تخصصی نشدهاند. در مرحله بعد، این سلولها تحت شرایط خاصی به نورونهای مغزی تبدیل میشوند، از جمله نورونهای قشری (Cortical Neurons) و نورونهای دوپامینرژیک (Dopaminergic Neurons) که در بیماریهایی مثل MS و پارکینسون آسیب دیدهاند.
ارگانوئیدها ابزار فوقالعادهای برای مطالعه بیماریهای مغزی هستند و در این آزمایش، دانشمندان ارگانوئیدهایی از سلولهای افراد سالم و بیماران مبتلا به اماس و پارکینسون ساختند؛ با مقایسه این ارگانوئیدها در فضا و بر روی زمین، توانستند تاثیر بیماریها بر بلوغ و عملکرد سلولهای مغزی را درک کنند.
نتایج نشان میدهد که ریزگرانش میتواند محیطی طبیعیتر برای رشد ارگانوئیدها فراهم کند. این یافته بسیار مهم است؛ زیرا میتواند به دانشمندان کمک کند تا مغز انسان را دقیقتر مطالعه کنند و از این محیط برای آزمایش تاثیرات داروها، مطالعه استرس مغزی و حتی بررسی تغییرات در اتصالات عصبی استفاده کنند.
مطالعه بیماریهای پیچیدهتر
یکی از اهداف بعدی این تحقیق، مطالعه بخشهای آسیبدیده مغز در بیماریهایی مانند آلزایمر و همچنین بررسی نحوه ارتباط بین نورونها در فضا میباشد؛ همچنین دانشمندان میخواهند بدانند که آیا ارتباط بین نورونها در فضا به شکل متفاوتی شکل میگیرد یا خیر. چون این اولین باری است که چنین آزمایشی در فضا انجام میشود، پیشبینی نتایج دشوار را میکند.
ارگانوئیدها ساختارهای کوچک سهبعدی هستند و در آزمایشگاه از سلولهای بنیادی تهیه میشوند. این سلولها ابتدا به حالتی بازگردانده میشوند که هنوز تخصصی نشدهاند و سپس با استفاده از مواد شیمیایی و محیطهای خاص به سلولهای نوع بافت خاصی مانند مغز، ریه یا کبد تبدیل میشوند. این ساختارها شبیهسازیهای کوچکی از اندام واقعی هستند، اما پیچیدگی کامل آن را ندارند.
ارگانوئیدها ابزارهای مهمی در تحقیقات پزشکی هستند که به دانشمندان اجازه میدهند بیماریها را بدون نیاز به آزمایش بر روی حیوانات یا انسانها مطالعه کنند. این فناوری در پژوهشهای مربوط به بیماریهای عصبی، سرطان، اختلالات ژنتیکی و همچنین آزمایش داروهای جدید کاربرد دارد؛ همچنین آنها در بازسازی اندام برای جراحیها و تحقیقات ترمیمی نقش دارند.
ارگانوئیدها به عنوان ابزارهای انقلابی در علم پزشکی به شمار میروند، به ویژه در مطالعه مغز و بیماریهای مرتبط با آن. تحقیقات نشان دادهاند که محیط فضایی میتواند فرصتی منحصر به فرد برای بررسی مغز و بیماریهایی مانند آلزایمر و پارکینسون فراهم کند. با ادامه این تحقیقات، احتمالا شاهد پیشرفتهای بزرگی در درمان این بیماریهای پیچیده خواهیم بود.