Neuronas dopaminérgicas que crecen en una placa de cultivo (aumento de 20x). Se reprogramó una biopsia de piel de un paciente con enfermedad de Parkinson en células madre pluripotentes inducidas. Luego, las células madre se diferenciaron en neuronas dopaminérgicas (verde), las mismas células que se pierden en los pacientes con enfermedad de Parkinson. Se está trabajando para utilizar estas células como reemplazo de las neuronas perdidas como tratamiento para la enfermedad. Crédito:Aspen Neuroscience
Muy por encima de la Tierra Los investigadores están llevando a cabo un estudio único en su tipo para ayudar a los pacientes con la enfermedad de Parkinson y la esclerosis múltiple en el planeta de abajo. El experimento de la Estación Espacial Internacional busca qué desencadena estas enfermedades mediante el estudio de cómo interactúan las células nerviosas e inmunitarias del cerebro.
El experimento, llevado a la estación espacial a bordo del vuelo de carga SpaceX CRS-18, analizará qué está causando el daño al sistema nervioso que es común en ambas enfermedades y revelará cómo la vida en el espacio afecta a células similares en astronautas sanos.
El estudio está dirigido por el experto en células madre Andres Bratt-Leal de Aspen Neuroscience en La Jolla, California, y Valentina Fossati, investigador de esclerosis múltiple del Instituto de Investigación de la Fundación Stem de Nueva York en Nueva York.
"Esta es la primera vez que alguien investiga los efectos de la microgravedad y los vuelos espaciales en este tipo de células, ", dijo Bratt-Leal." Estas células son difíciles de estudiar en un laboratorio debido a la forma en que la gravedad las influye. ¡Lo bueno es que ahora podemos hacerlo en el espacio! "
Asesinos de neuronas
La enfermedad de Parkinson y la esclerosis múltiple son enfermedades neurodegenerativas que dañan el cerebro y el sistema nervioso central. Los investigadores sospechan que este daño puede ser el resultado de una falla en el sistema inmunológico del cuerpo. La NASA está interesada en cómo los vuelos espaciales cambian el sistema inmunológico, ya que algunos astronautas experimentan efectos extraños después de las misiones. incluida la activación temporal de virus inactivos.
Aprender más, Bratt-Leal y Fossati se están centrando en los tipos de células del cerebro que parecen desempeñar un papel clave en la aparición de ambas enfermedades. Los primeros tipos son las neuronas y las células que las crean. que continúan formando la red nerviosa del cuerpo y permiten que el cerebro la monitoree y controle. Los segundos son la microglía:células inmunes que patrullan el cerebro e intentan defender las neuronas de los invasores amenazantes.
"Las microglías se encuentran en todas las partes del cerebro, y realmente está comenzando a parecer que se desarrollan enfermedades neurodegenerativas porque las células comienzan a comportarse de manera incorrecta o reaccionar de forma exagerada, ", dijo Fossati." El mal comportamiento de la microglía puede contribuir a matar las neuronas ".
Células de microglía que crecen en una placa de cultivo (aumento de 63x). La microglía son las células inmunitarias del cerebro y desempeñan un papel que no se comprende completamente en enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis múltiple. Las células que se muestran aquí se diferenciaron de las células madre pluripotentes inducidas que se obtuvieron a partir de la biopsia de piel de un paciente. Crédito:Instituto de Investigación de la Fundación de Células Madre de Nueva York (NYSCF)
Una nueva forma de fabricar células viejas
Para saber si ese es el caso, los investigadores deben estudiar el crecimiento de neuronas y microglia de personas con la enfermedad y compararlos con personas sanas de la misma edad. Dado que estas células se encuentran dentro del cerebro, no se pueden extraer de forma segura.
Bratt-Leal y Fossati encontraron otra forma, aprovechar una nueva tecnología de células madre llamada "células madre pluripotentes inducidas" para producir neuronas y microglia a partir de las células de la piel de pacientes y personas sanas en los laboratorios.
Espacio para celdas
Bratt-Leal y Fossati lanzaron células sanas y enfermas recién creadas al espacio para observarlas lejos de la fuerte influencia de la gravedad de la Tierra.
"Sabemos que las fuerzas pueden influir en el comportamiento de las células cambiando aspectos como su forma. Entonces, ¿Qué sucede cuando eliminas la gravedad? ", dijo Bratt-Leal." La respuesta de las células nos dirá cosas nuevas sobre cómo funcionan ".
Las células están ahora a bordo de la estación espacial, viviendo dentro de un CubeLab desarrollado por Space Tango, una empresa que desarrolla equipos para la investigación de microgravedad. El CubeLab es aproximadamente del tamaño de una pequeña caja de zapatos.
Dentro del CubeLab hay una cámara para ver el experimento, así como un par de contenedores de 96 cámaras que contienen las células. Una "placa de pocillos" contiene las células de un paciente de Parkinson y de una persona sana de edad similar. La segunda placa contiene las células de un paciente con esclerosis múltiple y un donante sano de la misma edad. Un sistema de tubos y bombas proporciona automáticamente alimentos líquidos a las células dentro de sus cámaras.
En el transcurso de 30 días, Bratt-Leal y Fossati pueden observar de forma remota cómo las células neuronales se organizan en bolas, llamados "organoides, "y cómo responden las células de la microglía y las infiltran. Después de un mes, las células serán devueltas a la Tierra, donde los investigadores planean examinar su forma y disposición y probar su ADN para ver si la microgravedad y la exposición a la radiación espacial alteraron su expresión genética.
En última instancia, los resultados de la investigación podrían ayudar a los científicos a identificar nuevas formas de tratar la enfermedad de Parkinson y la esclerosis múltiple. También, descubrir la forma en que las células nerviosas se ven afectadas por la microgravedad y la radiación puede conducir a métodos mejorados para proteger a los astronautas en el espacio, particularmente en misiones de larga duración.
