Os pesquisadores que estudam doenças neurológicas enfrentam vários desafios assustadores. Por uma coisa, essas condições podem levar anos ou mesmo décadas para se desenvolver. Além disso, fazer experiências no cérebro de seres humanos saudáveis ​​simplesmente não é ético, e modelos neurológicos humanos adequados não estão prontamente disponíveis.

Uma investigação que enviou organóides cerebrais para a Estação Espacial Internacional pode ajudar a enfrentar os dois desafios.

O efeito da microgravidade nos organoides do cérebro humano (Space Tango-Human Brain Organoids) estuda como a microgravidade afeta as funções básicas das células cerebrais, incluindo sobrevivência, migração e metabolismo, e a formação de redes neurais. O cérebro humano consiste em muitas dessas redes de neurônios ou células nervosas conectadas para transmitir e processar as informações recebidas de nossos sentidos.

Organóides cerebrais são pequenas massas vivas de células cerebrais que formam redes neurais funcionais e se auto-organizam em estruturas 3-D que lembram partes do cérebro humano. Cientistas recentemente começaram a usar esses organóides para uma série de estudos sobre a função cerebral aqui na Terra. O branco, Estruturas do tamanho de ervilhas imitam os estágios iniciais do desenvolvimento do cérebro humano e fornecem um modelo para estudar os processos biológicos envolvidos nas doenças neurológicas e no envelhecimento.

A investigação baseada no espaço aproveita o fato de que na microgravidade, o corpo humano experimenta mudanças que se assemelham ao envelhecimento acelerado. Estudos mostram que as paredes das artérias se tornam mais rígidas e espessas no espaço, por exemplo, o mesmo que acontece quando as pessoas envelhecem na Terra.

"Alzheimer de início tardio, por exemplo, leva 60 ou 70 anos para se desenvolver em um indivíduo, "disse o investigador principal Alysson Muotri, chefe de um laboratório de pesquisa na Universidade da Califórnia em San Diego, em La Jolla. "Com organóides no laboratório, pode levar um período de tempo semelhante. É muito tempo para manter essas células vivas. Se pudéssemos acelerar o desenvolvimento da doença, poderíamos criar um modelo que nos permitisse ver como os problemas se desenvolvem e, possivelmente, como mitigá-los. "

Os organoides modelam apenas uma fração do cérebro, Muotri explicou, ainda pode imitar parte da organização dos tecidos cerebrais. "Eles fornecem uma ferramenta para acessar o estágio de desenvolvimento do cérebro, que é um estágio muito importante para configurar a primeira fiação das redes neurais, "ele disse." Um problema nessa fase pode afetar você para o resto de sua vida. "

Quando eles foram lançados no espaço em julho, os organóides tinham um mês, um ponto em que suas células estavam se proliferando e se diferenciando rapidamente, ou tornando-se diferentes tipos de células. Eles permaneceram no laboratório orbital por 27 dias antes de retornar à Terra para análise.

Pesquisas anteriores fornecem evidências de como algumas células e tecidos do corpo 'envelhecem' mais rapidamente no espaço. Estes são os primeiros organóides do cérebro humano a viajar para o espaço, portanto, ainda não está claro como a microgravidade pode afetar seu desenvolvimento.

À primeira vista, Muotri diz que parece que os organoides que viajam pelo espaço mantiveram sua forma e podem ter crescido. Uma análise posterior poderia confirmar isso e identificar quaisquer alterações em seu DNA e expressão gênica.

Cuidando dos organoides durante os estudos que abrangem meses, se não anos, pode consumir muito tempo. A investigação desenvolveu um hardware especial para cultivar os organoides de forma autônoma, o que poderia simplificar muito seu uso para pesquisas no espaço e na Terra.

Além de aumentar a compreensão do desenvolvimento de doenças que afetam o cérebro, esta pesquisa é fundamental para proteger a saúde humana durante a exploração espacial.

"Queremos ver se os organóides sobrevivem e se as células se replicam e formam conexões, "Disse Muotri." Isso tem implicações para viagens espaciais de longo prazo e colonização de planetas futuros. "

Muotri diz que estudos futuros podem criar novos organoides a partir de células únicas no espaço, e outros poderiam mantê-los na estação espacial por mais tempo, a fim de estudar as fases posteriores de desenvolvimento.

Por enquanto, a investigação atual avança a tecnologia organoide, o que ajuda a enfrentar os desafios envolvidos em aprender mais sobre o cérebro humano.

O ISS U.S. National Laboratory patrocinou esta investigação e a Space Tango projetou o hardware para sua plataforma CubeLabs.