Högt över jorden, forskare genomför en första studie i sitt slag för att hjälpa patienter med Parkinsons sjukdom och multipel skleros på planeten nedanför. Experimentet med den internationella rymdstationen letar efter vad som utlöser dessa sjukdomar genom att studera hur nerv- och immunhjärnceller interagerar.

Experimentet, bärs till rymdstationen ombord på SpaceX CRS-18 fraktflygning, kommer att titta på vad som orsakar skador på nervsystemet som är vanligt vid båda sjukdomarna och avslöja hur levande i rymden påverkar liknande celler hos friska astronauter.

Studien leds av stamcellsexperten Andres Bratt-Leal från Aspen Neuroscience i La Jolla, Kalifornien, och Valentina Fossati, en multipel sklerosforskare vid New York Stem Foundation Research Institute i New York.

"Det här är första gången någon forskar om effekterna av mikrogravitation och rymdfärd på sådana celler, ", sade Bratt-Leal. "Dessa celler är svåra att studera i ett labb på grund av hur gravitationen påverkar dem. Det coola är att nu kan vi göra det i rymden!"

Neurondödare

Parkinsons sjukdom och multipel skleros är neurodegenerativa sjukdomar som skadar hjärnan och det centrala nervsystemet. Forskarna misstänker att denna skada kan vara resultatet av ett fel i kroppens immunförsvar. NASA är intresserad av hur rymdfärder förändrar immunsystemet eftersom vissa astronauter upplever konstiga effekter efter uppdrag, inklusive tillfällig aktivering av vilande virus.

Att lära sig mer, Bratt-Leal och Fossati fokuserar på de typer av celler i hjärnan som verkar spela nyckelroller i uppkomsten av båda sjukdomarna. De första typerna är neuroner och cellerna som skapar dem, som fortsätter att bilda kroppens nervnätverk och låter hjärnan övervaka och kontrollera det. Den andra är mikroglia:immunceller som patrullerar hjärnan och försöker försvara nervcellerna från hotfulla inkräktare.

"Mikroglia finns i alla delar av hjärnan, och det börjar verkligen se ut som att neurodegenerativa sjukdomar utvecklas för att cellerna börjar bete sig felaktigt eller överreagera, ", sa Fossati. "Att missköta mikroglia kan bidra till att döda nervcellerna."

Ett nytt sätt att göra gamla celler

För att ta reda på om så är fallet, forskarna behöver studera tillväxten av neuroner och mikroglia från personer med sjukdomarna och jämföra dem med friska personer i samma ålder. Eftersom dessa celler finns i hjärnan, de kan inte tas ut på ett säkert sätt.

Bratt-Leal och Fossati hittade ett annat sätt, utnyttja en ny stamcellsteknologi som kallas "inducerade pluripotenta stamceller" för att göra neuroner och mikroglia från hudcellerna hos patienter och friska människor i laboratorier.

Utrymme för celler

Bratt-Leal och Fossati lanserade nyskapade sjuka och friska celler ut i rymden för att observera dem borta från den tunga påverkan av jordens gravitation.

"Vi vet att krafter kan påverka cellers beteende genom att ändra aspekter som deras form. Så, vad händer när du tar bort gravitationen?" sa Bratt-Leal. "Hur cellerna reagerar kommer att berätta nya saker om hur de fungerar."

Cellerna är nu ombord på rymdstationen, bor i ett CubeLab utvecklat av Space Tango, ett företag som utvecklar utrustning för mikrogravitationsforskning. CubeLab är ungefär lika stor som en liten skokartong.

Inuti CubeLab finns en kamera för att titta på experimentet samt ett par behållare med 96 kammare som håller cellerna. En "brunnsplatta" innehåller cellerna hos en Parkinsonspatient och en frisk person i liknande ålder. Den andra plattan innehåller cellerna från en multipel sklerospatient och en åldersmatchad frisk donator. Ett slang- och pumpsystem ger automatiskt flytande mat till cellerna i deras kammare.

Under 30 dagar, Bratt-Leal och Fossati kan titta på distans för att se hur neuroncellerna organiserar sig till bollar, kallas "organoider, " och hur mikrogliacellerna svarar på och infiltrerar dem. Efter en månad, cellerna kommer att återföras till jorden, där forskare planerar att undersöka deras form och arrangemang och testa deras DNA för att se om mikrogravitation och exponering för rymdstrålning förändrade deras genuttryck.

Resultaten av forskningen kan i slutändan hjälpa forskare att identifiera nya sätt att behandla Parkinsons sjukdom och multipel skleros. Också, att upptäcka hur nervceller påverkas av mikrogravitation och strålning kan leda till förbättrade metoder för att skydda astronauter i rymden, särskilt vid långvariga uppdrag.