Sabe-se que a microgravidade altera os músculos, os ossos, o sistema imunitário e a cognição, mas pouco se sabe sobre o seu impacto específico no cérebro. Para descobrir como as células cerebrais respondem à microgravidade, os cientistas da Scripps Analysis, em colaboração com a Fundação de Células-Tronco de Nova Iorque, enviaram pequenos aglomerados de células cerebrais derivadas de células estaminais chamadas “organóides” para a Estação Espacial Internacional (ISS).
Surpreendentemente, os organoides ainda estavam saudáveis quando regressaram da órbita um mês depois, mas as células tinham amadurecido mais rapidamente em comparação com organoides idênticos cultivados na Terra – estavam mais perto de se tornarem neurónios adultos e começavam a mostrar sinais de especialização. Os resultados, que podem esclarecer os potenciais efeitos neurológicos das viagens espaciais, foram publicados em 23 de outubro de 2024, em Medicina Translacional de Células-Tronco.
“O facto de estas células terem sobrevivido no espaço foi uma grande surpresa”, diz a coautora Jeanne Loring, PhD, professora emérita do Departamento de Medicina Molecular e diretora fundadora do Centro de Medicina Regenerativa da Scripps Analysis. “Isto estabelece as bases para futuras experiências no espaço, nas quais podemos incluir outras partes do cérebro que são afetadas por doenças neurodegenerativas”.
Na Terra, a equipe usou células-tronco para criar organoides constituídos por neurônios corticais ou dopaminérgicos, que são as populações neuronais impactadas na esclerose múltipla e na doença de Parkinson – doenças que Loring estuda há décadas. Alguns organoides também incluíram microglia, um tipo de célula imunológica residente no cérebro, para examinar o impacto da microgravidade na inflamação.
Os organoides geralmente são cultivados em um meio líquido rico em nutrientes que deve ser trocado regularmente para garantir que as células tenham nutrição adequada e para remover resíduos. Para evitar a necessidade de trabalho de laboratório na ISS, a equipe foi pioneira em um método para cultivar organoides menores do que o regular em criotubos – frascos pequenos e herméticos que foram originalmente projetados para congelamento profundo.
Os organoides foram preparados em laboratórios da Estação Espacial Kennedy e viajaram para a ISS em uma incubadora em miniatura. Após um mês em órbita, eles retornaram à Terra, onde a equipe mostrou que estavam saudáveis e intactos.
Para examinar como o ambiente espacial impacta as funções celulares, a equipe comparou os padrões de expressão de RNA das células – uma medida da atividade genética – com organoides idênticos de “controle de solo” que permaneceram na Terra. Surpreendentemente, descobriram que os organoides cultivados em microgravidade tinham níveis mais elevados de genes associados à maturidade e níveis mais baixos de genes associados à proliferação em comparação com os controlos terrestres, o que significa que as células expostas à microgravidade desenvolveram-se mais rapidamente e replicaram-se menos do que as da Terra.
“Descobrimos que em ambos os tipos de organoides, o perfil de expressão gênica period característico de um estágio de desenvolvimento mais antigo do que aqueles que estavam no solo”, diz Loring. “Na microgravidade, desenvolveram-se mais rapidamente, mas é muito importante saber que não eram neurónios adultos, por isso isto não nos diz nada sobre o envelhecimento.”
A equipe também observou que, contrariamente à sua hipótese, houve menos inflamação e menor expressão de genes relacionados ao estresse em organoides cultivados em microgravidade, mas são necessárias mais pesquisas para determinar o porquê.
Loring especula que as condições de microgravidade podem refletir mais de perto as condições experimentadas pelas células do cérebro em comparação com organoides cultivados em condições convencionais de laboratório e na presença de gravidade.
“As características da microgravidade provavelmente também atuam no cérebro das pessoas, porque não há convecção na microgravidade – em outras palavras, as coisas não se movem”, diz Loring. “Acho que, no espaço, esses organoides são mais parecidos com o cérebro porque não são lavados com um monte de meio de cultura ou oxigênio. Eles são muito independentes; eles formam algo como um cérebro, um microcosmo do cérebro. “
O artigo descreve a primeira missão espacial da equipe, mas desde então enviaram mais quatro missões à ISS. Com cada uma delas, eles replicaram as condições da primeira missão e acrescentaram experimentos adicionais.
“A próxima coisa que pretendemos fazer é estudar a parte do cérebro que é mais afetada pela doença de Alzheimer”, diz Loring. “Também queremos saber se existem diferenças na forma como os neurônios se conectam entre si no espaço. Com esse tipo de estudo, não se pode confiar em trabalhos anteriores para prever qual seria o resultado, porque não há trabalhos anteriores. Nós estamos no térreo, por assim dizer; no céu, mas no térreo.”
Este trabalho foi apoiado por financiamento da Nationwide Stem Cell Basis.
