Uzayda Beynin Değişimi: ISS Deneyi Yeni Gerçekleri Gün Yüzüne Çıkardı
Scripps Research’teki bilim insanları mikro yerçekiminin beyin hücreleri üzerindeki etkilerini ortaya çıkardı.
Mikro yerçekiminin kasları, kemikleri, bağışıklık sistemini ve bilişi etkilediği bilinmektedir, ancak beyin üzerindeki spesifik etkileri büyük ölçüde keşfedilmemiştir. Bunu araştırmak için Scripps Research’ten bilim insanları New York Kök Hücre Vakfı ile işbirliği yaparak “organoid” olarak bilinen küçük beyin hücresi kümelerini Uluslararası Uzay İstasyonu’na (ISS) gönderdi. Bu organoidler kök hücrelerden türetildi ve beyin gelişiminin belirli yönlerini taklit edecek şekilde tasarlandı.
Dikkat çekici bir şekilde, organoidler yörüngede bir ay boyunca kaldıktan sonra hala sağlıklı olarak geri döndüler. Bununla birlikte, Dünya’da yetiştirilen aynı organoidlere kıyasla hızlandırılmış olgunlaşma sergilediler. Uzaya maruz kalan hücreler tam gelişmiş nöronlar olmaya daha yakın ilerledi ve erken uzmanlaşma belirtileri gösterdi. Yakın zamanda Stem Cells Translational Medicine dergisinde yayımlanan bu bulgular, uzay yolculuğunun nörolojik gelişimi ve beyin fonksiyonlarını nasıl etkileyebileceğine dair yeni bilgiler sunuyor.
Scripps Research’te Moleküler Tıp Bölümü’nde emeritus profesör ve Rejeneratif Tıp Merkezi’nin kurucu direktörü olan eş kıdemli yazar Jeanne Loring, “Bu hücrelerin uzayda hayatta kalması büyük bir sürpriz oldu” diyor. “Bu, beynin nörodejeneratif hastalıktan etkilenen diğer kısımlarını da dahil edebileceğimiz uzayda yapılacak gelecek deneyler için zemin hazırlıyor.”
Mikro Yerçekiminde Organoidleri İncelemek için Yenilikçi Yöntemler
Ekip Dünya’da, Loring’in onlarca yıldır üzerinde çalıştığı hastalıklar olan multipl skleroz ve Parkinson hastalığında etkilenen nöronal popülasyonlar olan kortikal veya dopaminerjik nöronlardan oluşan organoidler oluşturmak için kök hücreler kullandı. Bazı organoidler, mikro yerçekiminin enflamasyon üzerindeki etkisini incelemek için beyinde yerleşik bir tür bağışıklık hücresi olan mikroglia da içeriyordu.
Beyin organoidleri sağlıklıydı ve Uluslararası Uzay İstasyonu’nda bir ay geçirdikten sonra büyümeye devam etti. Kredi: Jeanne Loring
Organoidler genellikle hücrelerin yeterli beslenmesini sağlamak ve atık ürünleri uzaklaştırmak için düzenli olarak değiştirilmesi gereken besin açısından zengin bir sıvı ortamda yetiştirilir. Ekip, UUİ’de laboratuar çalışmasına ihtiyaç duymamak için, normalden daha küçük organoidleri kriyoviyallerde (başlangıçta derin dondurma için tasarlanmış küçük, hava geçirmez şişeler) büyütmek için bir yönteme öncülük etti.
Organoidler Kennedy Uzay İstasyonu’ndaki laboratuarlarda hazırlandı ve minyatür bir inkübatör içinde ISS’ye gitti. Yörüngede bir ay geçirdikten sonra Dünya’ya döndüler ve ekip burada sağlıklı ve sağlam olduklarını gösterdi.
Mikro Yerçekiminde Gen İfadesi ve Daha Hızlı Hücresel Olgunlaşma
Uzay ortamının hücresel işlevleri nasıl etkilediğini incelemek için ekip, hücrelerin gen aktivitesinin bir ölçüsü olan RNA ifade modellerini Dünya’da kalan özdeş “yer kontrolü” organoidleriyle karşılaştırdı. Şaşırtıcı bir şekilde, mikro yerçekiminde büyüyen organoidlerin, yer kontrollerine kıyasla olgunlukla ilişkili gen seviyelerinin daha yüksek ve çoğalmayla ilişkili gen seviyelerinin daha düşük olduğunu, yani mikro yerçekimine maruz kalan hücrelerin Dünya’dakilerden daha hızlı geliştiğini ve daha az çoğaldığını buldular.
Loring, “Her iki organoid türünde de gen ifade profilinin yerdekilere göre daha eski bir gelişim aşamasının karakteristiği olduğunu keşfettik” diyor. “Mikro yerçekiminde daha hızlı geliştiler, ancak bunların yetişkin nöronlar olmadığını bilmek gerçekten önemli, bu yüzden bu bize yaşlanma hakkında bir şey söylemiyor.”
Ekip ayrıca, hipotezlerinin aksine, mikro yerçekiminde yetiştirilen organoidlerde daha az iltihaplanma ve stresle ilgili genlerin daha düşük ekspresyonu olduğunu, ancak bunun nedenini belirlemek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğunu belirtti.
Loring, mikro yerçekimi koşullarının, geleneksel laboratuvar koşullarında ve yerçekimi varlığında yetiştirilen organoidlere kıyasla beyindeki hücrelerin yaşadığı koşulları daha yakından yansıtabileceğini düşünüyor.
Loring, “Mikro yerçekiminin özellikleri muhtemelen insanların beyinlerinde de iş başındadır, çünkü mikro yerçekiminde konveksiyon yoktur – başka bir deyişle, şeyler hareket etmez” diyor. “Uzayda bu organoidlerin beyne daha çok benzediğini düşünüyorum çünkü bir sürü kültür ortamı ya da oksijenle yıkanmıyorlar. Çok bağımsızlar; bir beyinçik, beynin bir mikrokozmosu gibi bir şey oluşturuyorlar.”
Makale ekibin ilk uzay görevini anlatıyor, ancak o zamandan beri ISS’ye dört görev daha gönderdiler. Her birinde, ilk görevdeki koşulları tekrarladılar ve ek deneyler eklediler.
Loring, “Yapmayı planladığımız bir sonraki şey, beynin Alzheimer hastalığından en çok etkilenen kısmını incelemek” diyor. “Ayrıca nöronların uzayda birbirleriyle bağlantı kurma şekillerinde farklılıklar olup olmadığını da bilmek istiyoruz. Bu tür çalışmalarda, sonucun ne olacağını tahmin etmek için daha önceki çalışmalara güvenemezsiniz çünkü daha önce yapılmış bir çalışma yok. Tabiri caizse zemindeyiz; gökyüzündeyiz ama zemin kattayız.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
Kozmonotlara Yapılan Beyin Taraması, Uzayın Etkilerini Gösterdi