裝在瓶子裏的人類大腦在近地軌道上存活了一段時間。
2019 年，美國研究人員將實驗室培育的人類神經組織塊（類器官）送往國際空間站，一個月後，得到的成果令他們驚歎不已。
歷經數週的失重狀態，這些細胞不僅健康且生長旺盛，而且生長速度比地球上的細胞還要快。
空間站爲我們研究微重力對人體細胞的影響提供了平臺，這對人類的健康以及疾病建模和藥物研發平臺具有重要意義。
研究團隊着手研究微重力對人腦的影響；特別是對受神經退行性疾病（如多發性硬化症和帕金森病）影響的神經元的影響。
利用健康捐獻者以及多發性硬化症和帕金森病患者的誘導多能幹細胞，在實驗室中培養了類器官。這些幹細胞是通過提取成年人的正常細胞，並將其逆轉到細胞發育過程中尚未分化成特定階段。
然後誘導幹細胞發育成神經元，特別是受這些神經退行性疾病影響的皮質神經元或多巴胺能神經元。
部分類器官還包含一種名爲小膠質細胞的腦免疫細胞。
由這些細胞構成的類器官分成兩組。一組留在地面；另一組被送往太空，在空間站的地球軌道上進行爲期一個月的發育。
實驗設計示意圖。（Marotta 等人， 《幹細胞轉化醫學》 ，2024）
當這些類器官被帶回地球后，研究人員仔細觀察了它們，看看它們與留在地球表面的類器官有何不同。
類器官能夠存活本身就是一個巨大的驚喜，但無論這些類器官是由健康捐贈者還是患有神經退行性疾病的患者培育而成，地球上的類器官和太空中的類器官之間均存在明顯的差異。
與地球上的類器官相比，太空類器官中與細胞成熟相關的基因表達量更高，但與細胞增殖相關的基因表達量更低，這表明類器官細胞在太空中複製速度較慢，但成熟速度更快。
另一項發現是，太空中類器官表達的應激相關基因較少，炎症反應也低於基於地球類器官的預期。這可能是因爲微重力環境比地球重力條件下的培養皿更接近人類顱內的環境。
在不進行培養基更換的靜態培養系統中培養的神經類器官在 30 天后仍具有活性。A. 皮層和多巴胺能神經類器官的相差顯微鏡圖像，展示了從飛行前到飛行後在近地軌道（LEO）和地面的生長情況。B. 在 LEO 培養 30 天后的類器官顯示出帶有生長錐的神經突生長。C. 冷凍切片皮層類器官的免疫細胞化學染色顯示了皮層類器官典型的神經花環結構（紅色：PAX6；綠色：CDH2 [NCAD]）。D. 遙測數據顯示了國際空間站（ISS）上 CubeLab 內部的溫度，圖像顯示了在任務第 5.119 天和第 30.09 天在靜態培養系統中培養的類器官（箭頭所示）。
微重力的特性可能也作用於人的大腦，因爲在微重力環境下沒有對流，換句話說，物體不會移動。
研究人員認爲，在太空中，這些類器官更像大腦，因爲它們不會受到大量培養基或氧氣的侵蝕。它們非常獨立；它們會形成類似小腦的結構，一個大腦的縮影。
這一發現表明，微重力環境或許能模擬出比地球上研究腦類器官的培養容器更接近其自然狀態的條件。微重力環境有望成爲研究腦細胞在更接近人腦在生命過程中所經歷的條件。
這爲未來的太空實驗奠定了基礎，我們可以研究受神經退行性疾病影響的其他大腦區域。
Davide Marotta, et al. Effects of microgravity on human iPSC-derived neural organoids on the International Space Station, Stem Cells Translational Medicine, Volume 13, Issue 12, December 2024, Pages 1186–1197, https://doi.org/10.1093/stcltm/szae070
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