Neuroni dopaminergici che crescono in un piatto di coltura (ingrandimento 20x). Una biopsia cutanea di un paziente con malattia di Parkinson è stata riprogrammata in cellule staminali pluripotenti indotte. Le cellule staminali sono state poi differenziate in neuroni dopaminergici (verde), le stesse cellule che si perdono nei pazienti con malattia di Parkinson. Sono in corso lavori per utilizzare queste cellule in sostituzione dei neuroni persi come trattamento per la malattia. Credito:Aspen Neuroscience
In alto sopra la Terra, i ricercatori stanno conducendo uno studio unico nel suo genere per aiutare i pazienti con malattia di Parkinson e sclerosi multipla nel pianeta sottostante. L'esperimento della Stazione Spaziale Internazionale sta cercando cosa scatena queste malattie studiando come interagiscono le cellule nervose e immunitarie del cervello.
L'esperimento, trasportato alla stazione spaziale a bordo del volo cargo SpaceX CRS-18, esaminerà cosa sta causando danni al sistema nervoso che è comune in entrambe le malattie e rivelerà come la vita nello spazio influenzi cellule simili negli astronauti sani.
Lo studio è condotto dall'esperto di cellule staminali Andres Bratt-Leal di Aspen Neuroscience a La Jolla, California, e Valentina Fossati, un ricercatore di sclerosi multipla con il New York Stem Foundation Research Institute di New York.
"Questa è la prima volta che qualcuno fa ricerche sugli effetti della microgravità e del volo spaziale su tali cellule, " ha detto Bratt-Leal. "Queste cellule sono difficili da studiare in un laboratorio a causa del modo in cui la gravità le influenza. La parte bella è che ora possiamo farlo nello spazio!"
Assassini di neuroni
Il morbo di Parkinson e la sclerosi multipla sono malattie neurodegenerative che danneggiano il cervello e il sistema nervoso centrale. I ricercatori sospettano che questo danno possa essere il risultato di un problema tecnico nel sistema immunitario del corpo. La NASA è interessata a come il volo spaziale cambia il sistema immunitario poiché alcuni astronauti sperimentano strani effetti dopo le missioni, compresa l'attivazione temporanea di virus dormienti.
Per saperne di più, Bratt-Leal e Fossati si stanno concentrando sui tipi di cellule del cervello che sembrano svolgere un ruolo chiave nell'insorgenza di entrambe le malattie. I primi tipi sono i neuroni e le cellule che li creano, che vanno a formare la rete nervosa del corpo e consentono al cervello di monitorarla e controllarla. I secondi sono le microglia:cellule immunitarie che pattugliano il cervello e cercano di difendere i neuroni da invasori minacciosi.
"Le microglia si trovano in ogni parte del cervello, e sta davvero iniziando a sembrare che si sviluppino malattie neurodegenerative perché le cellule iniziano a comportarsi in modo improprio o a reagire in modo eccessivo, " ha detto Fossati. "Il comportamento anomalo della microglia può contribuire a uccidere i neuroni".
Cellule di microglia che crescono in un piatto di coltura (ingrandimento 63x). Le microglia sono le cellule immunitarie del cervello e svolgono un ruolo non completamente compreso nelle malattie neurodegenerative come la sclerosi multipla. Le cellule mostrate qui sono state differenziate dalle cellule staminali pluripotenti indotte ottenute dalla biopsia cutanea di un paziente. Credito:Istituto di ricerca della New York Stem Cell Foundation (NYSCF)
Un nuovo modo di creare vecchie cellule
Per sapere se è così, i ricercatori devono studiare la crescita dei neuroni e della microglia da persone con malattie e confrontarli con persone sane della stessa età. Poiché queste cellule si trovano all'interno del cervello, non possono essere estratti in sicurezza.
Bratt-Leal e Fossati hanno trovato un'altra strada, sfruttando una nuova tecnologia delle cellule staminali chiamata "cellule staminali pluripotenti indotte" per produrre neuroni e microglia dalle cellule della pelle di pazienti e persone sane nei laboratori.
Spazio per le cellule
Bratt-Leal e Fossati hanno lanciato nello spazio cellule sane e malate di nuova creazione per osservarle lontano dalla pesante influenza della gravità terrestre.
"Sappiamo che le forze possono influenzare il comportamento delle cellule modificando aspetti come la loro forma. Quindi, cosa succede quando si rimuove la gravità?" ha detto Bratt-Leal. "Il modo in cui le cellule rispondono ci dirà nuove cose su come funzionano."
Le cellule sono ora a bordo della stazione spaziale, vivere all'interno di un CubeLab sviluppato da Space Tango, una società che sviluppa apparecchiature per la ricerca sulla microgravità. Il CubeLab ha all'incirca le dimensioni di una piccola scatola da scarpe.
All'interno del CubeLab c'è una telecamera per guardare l'esperimento e un paio di contenitori a 96 camere che contengono le cellule. Un "piatto a pozzetti" contiene le cellule di un paziente di Parkinson e di una persona sana di età simile. La seconda piastra contiene le cellule di un paziente con sclerosi multipla e di un donatore sano di pari età. Un sistema di tubi e pompe fornisce automaticamente cibo liquido alle cellule all'interno delle loro camere.
Nel corso di 30 giorni, Bratt-Leal e Fossati possono guardare da remoto per vedere come le cellule neuronali si organizzano in palline, chiamati "organoidi, " e come le cellule della microglia rispondono e si infiltrano in esse. Dopo un mese, le cellule torneranno sulla Terra, dove i ricercatori intendono esaminare la loro forma e disposizione e testare il loro DNA per vedere se la microgravità e l'esposizione alle radiazioni spaziali hanno alterato la loro espressione genica.
I risultati della ricerca in definitiva potrebbero aiutare gli scienziati a identificare nuovi modi per curare il morbo di Parkinson e la sclerosi multipla. Anche, scoprire il modo in cui le cellule nervose sono influenzate dalla microgravità e dalle radiazioni può portare a metodi migliori per proteggere gli astronauti nello spazio, soprattutto nelle missioni di lunga durata.
