众所周知，微重力会改变肌肉、骨骼、免疫系统和认知能力，但对微重力对大脑的具体影响知之甚少。为了发现脑细胞对微重力的反应，斯克里普斯研究所的科学家们与纽约干细胞基金会合作，将被称为“类器官”的干细胞衍生的小块脑细胞送到国际空间站（ISS）。

　　令人惊讶的是，当他们一个月后从轨道返回时，这些类器官仍然是健康的，但与在地球上生长的同类类器官相比，这些细胞成熟得更快；它们更接近于成为成年神经元，并开始显示出专业化的迹象。研究结果发表在2024年10月23日的《干细胞转化医学》杂志上，可能会揭示太空旅行对神经系统的潜在影响。

　　在地球上，研究小组利用干细胞制造了由皮质神经元或多巴胺能神经元组成的类器官，这些神经元群在多发性硬化症和帕金森病中受到影响，洛林已经研究了几十年。一些类器官还包括小胶质细胞，这是一种驻留在大脑中的免疫细胞，用于研究微重力对炎症的影响。

　　类器官通常生长在营养丰富的液体培养基中，必须定期更换，以确保细胞有足够的营养，并清除废物。为了避免在国际空间站上进行实验室工作，该团队首创了一种在冷冻瓶中培养比通常更小的类器官的方法——小而密封的小瓶最初是为深度冷冻而设计的。

　　这些类器官是在肯尼迪空间站的实验室里制备的，然后放在一个微型孵化器里运往国际空间站。在轨道上呆了一个月后，他们返回了地球，在那里，团队证明他们是健康和完整的。

　　为了研究太空环境是如何影响细胞功能的，研究小组将细胞的RNA表达模式——一种基因活性的测量方法——与留在地球上的相同的“地面控制”类器官进行了比较。令人惊讶的是，他们发现，与地面对照相比，在微重力环境下生长的类器官具有更高水平的与成熟相关的基因，而与增殖相关的基因水平较低，这意味着暴露在微重力环境下的细胞比在地球上生长得更快，复制得更少。

　　洛林说：“我们发现，在这两种类型的类器官中，基因表达谱比地面上的器官更具有更古老发育阶段的特征。”“在微重力下，它们发育得更快，但重要的是要知道这些不是成年神经元，所以这并不能告诉我们任何关于衰老的事情。”

　　研究小组还指出，与他们的假设相反，在微重力下生长的类器官中，炎症和压力相关基因的表达更少，但需要更多的研究来确定原因。

　　洛林推测，与在常规实验室条件下和重力存在下生长的类器官相比，微重力条件可能更接近于大脑细胞所经历的条件。

　　“微重力的特征可能也在人们的大脑中起作用，因为微重力中没有对流，换句话说，物体不移动，”洛林说。“我认为在太空中，这些类器官更像大脑，因为它们不会被一大堆培养基或氧气冲洗。他们非常独立；它们形成了类似小脑的东西，是大脑的缩影。”

　　这篇论文描述了该团队的第一次太空任务，但从那以后，他们又向国际空间站发射了四次任务。每一次，他们都复制了第一次任务的条件，并增加了额外的实验。

　　“我们计划做的下一件事是研究大脑中受阿尔茨海默病影响最大的部分，”洛林说。“我们还想知道神经元在空间中相互连接的方式是否存在差异。对于这类研究，你不能依靠早期的工作来预测结果，因为没有早期的工作。可以说，我们在底层；在天空，但在地面。”

　　这项工作得到了国家干细胞基金会的资助。

　　除了洛林，这项名为“微重力对国际空间站上人类ipsc衍生的神经类器官的影响”的研究的作者还有斯克里普斯研究中心的杰森·斯坦；纽约干细胞基金会研究所的Davide Marotta、Laraib Ijaz、Lilianne Barbar、Madhura Nijsure、Nicolette Pirjanian、Ilya krulikov、Scott A. Noggle和Valentina Fossati；《太空探戈》的特曼·克莱门茨和贾娜·斯塔德迈尔；以及国家干细胞基金会的保拉·格里桑蒂。