Pequeños minicerebros humanos en frascos sorprendieron a los científicos al sobrevivir durante su estancia en la órbita terrestre baja.

Crédito: MysteryPlanet.com.ar.

Se sabe que la microgravedad afecta los músculos, los huesos, el sistema inmunológico y la cognición, pero aún se desconoce mucho sobre su impacto específico en el cerebro. Para investigar cómo responden las células cerebrales a la microgravedad, científicos del Instituto de Investigación Scripps, en colaboración con la Fundación de Células Madre de Nueva York, enviaron pequeños grupos de células cerebrales derivadas de células madre, conocidos como «organoides», a la Estación Espacial Internacional (ISS).

Sorprendentemente, los organoides estaban aún saludables al regresar a la Tierra un mes después, pero las células habían madurado más rápido en comparación con organoides idénticos cultivados en la Tierra. Mostraban un desarrollo más cercano al de las neuronas adultas y comenzaban a especializarse. Los resultados, que podrían aportar información sobre los efectos neurológicos de los viajes espaciales, se publicaron en Stem Cells Translational Medicine.

«El hecho de que estas células sobrevivieran en el espacio fue una gran sorpresa», señaló la Dra. Jeanne Loring, coautora principal y fundadora del Centro de Medicina Regenerativa del Instituto Scripps. «Esto sienta las bases para futuros experimentos en el espacio, donde podremos incluir otras partes del cerebro afectadas por enfermedades neurodegenerativas».

El experimento

En la Tierra, el equipo utilizó células madre para crear organoides compuestos por neuronas corticales o dopaminérgicas, las cuales están implicadas en enfermedades como la esclerosis múltiple y el Parkinson, patologías que Loring ha estudiado durante décadas. Algunos organoides también incluyeron microglía, un tipo de célula inmunitaria residente en el cerebro, para examinar cómo la microgravedad afecta la inflamación.

Normalmente, los organoides se cultivan en un medio líquido rico en nutrientes que debe renovarse regularmente para garantizar que las células reciban suficiente nutrición y se eliminen los desechos. Para evitar la necesidad de trabajo de laboratorio en la ISS, el equipo desarrolló un método innovador para cultivar organoides más pequeños de lo habitual dentro de crioviales, pequeños frascos herméticos diseñados originalmente para congelación profunda.

Un diagrama que explica el diseño del experimento. Crédito: Marotta et al., Stem Cells Transl. Med., 2024.

Los organoides fueron preparados en laboratorios del Centro Espacial Kennedy y enviados a la ISS en un incubador en miniatura. Tras un mes en órbita, regresaron a la Tierra, donde el equipo confirmó que estaban saludables y en buen estado.

Para analizar cómo el entorno espacial afecta las funciones celulares, el equipo comparó los patrones de expresión de ARN —una medida de la actividad genética— de los organoides espaciales con los de organoides idénticos mantenidos en la Tierra como «control terrestre». De manera inesperada, encontraron que los organoides cultivados en microgravedad mostraban mayores niveles de genes asociados con la madurez y menores niveles de genes relacionados con la proliferación, lo que indica que las células expuestas a microgravedad se desarrollaron más rápidamente y se replicaron menos que las de la Tierra.

Los organoides cerebrales estaban saludables y continuaron creciendo después de pasar un mes en la Estación Espacial Internacional. Crédito: Marotta et al., Stem Cells Transl. Med., 2024.

«Descubrimos que, en ambos tipos de organoides, el perfil de expresión genética correspondía a una etapa de desarrollo más avanzada que la de los organoides en tierra», explicó Loring. «En microgravedad, se desarrollaron más rápido, pero es importante aclarar que estas no eran neuronas adultas, por lo que esto no nos dice nada sobre el envejecimiento».

El equipo también observó que, en contra de su hipótesis, los organoides cultivados en microgravedad mostraron menos inflamación y una menor expresión de genes relacionados con el estrés. Sin embargo, se necesita más investigación para entender la razón de este fenómeno.

Más misiones espaciales

Loring especula que las condiciones de microgravedad podrían reflejar más de cerca las condiciones experimentadas por las células dentro del cerebro en comparación con los organoides cultivados bajo condiciones convencionales en presencia de gravedad.

«Las características de la microgravedad probablemente también actúan en los cerebros de las personas, porque en microgravedad no hay convección, es decir, las cosas no se mueven», aclaró Loring. «Creo que en el espacio, estos organoides son más similares al cerebro porque no están expuestos a grandes cantidades de medio de cultivo u oxígeno. Son muy independientes; forman algo parecido a un “microcerebro”, un microcosmos del cerebro».

El estudio publicado describe la primera misión espacial del equipo, pero desde entonces han enviado cuatro misiones más a la ISS. En cada una, han replicado las condiciones de la primera misión y añadido experimentos adicionales.

«Lo próximo que planeamos estudiar es la parte del cerebro más afectada por la enfermedad de Alzheimer», comentó Loring. «También queremos averiguar si hay diferencias en la forma en que las neuronas se conectan entre sí en el espacio. En este tipo de estudios, no puedes basarte en trabajos anteriores para predecir el resultado, porque no hay trabajos anteriores. Estamos en los cimientos, por así decirlo; en el cielo, pero en los cimientos».

Fuente: Scripps. Edición: MP.

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