Spatiotemporala multiomikstudier av rymdhjärnor och bestrålade neurala organoider

I takt med att mänsklig rymdutforskning går mot långvariga uppdrag bortom låg omloppsbana runt jorden blir det viktigt att förstå effekterna av rymdmiljön på hjärnans hälsa. Rymdfärder utsätter individer för unika stressfaktorer, inklusive mikrogravitation och joniserande strålning, vilket kan utgöra betydande risker för centrala nervsystemet (CNS).

Vårt preliminära arbete med spatial transkriptomik och encelliga multiomik på mushjärnor från den internationella rymdstationen (ISS) avslöjade distinkta, regionspecifika molekylära förändringar som påverkar neurogenes, synaptisk funktion och inflammation. Den kombinerade effekten av mikrogravitation och strålning komplicerar dock tillskrivningen av observerade förändringar till specifika faktorer.

Detta projekt syftar till att reda ut de distinkta molekylära effekterna av rymdfärder och rymdstrålning på hjärnan med hjälp av en integrerad, multiomisk metod. Vi kommer att utföra spatial transkriptomik, spatial masspektrometri och encelliga multiomik på en större kohort av mushjärnor från flera NASA GeneLab-uppdrag för att bedöma ålder, uppdragets varaktighet och återacklimatiseringseffekter.

För att isolera strålningsspecifika signaturer kommer vi att bestråla neurala organoider härledda från mänskliga pluripotenta stamceller (iPSC) vid ESA UMCG–PARTREC-anläggningen och analysera dem med hjälp av spatial och encellsprofilering.

Forskningen kommer att generera en högupplöst, spatiotemporal atlas av hjärnans reaktioner på rymdfärder och strålning, och identifiera viktiga molekylära vägar och hjärnregioner som påverkas. Detta kommer att möjliggöra utveckling av riktade motåtgärder för astronauters hjärnhälsa och erbjuda nya insikter i hjärnans plasticitet och motståndskraft under extrema förhållanden.

Genom att etablera en standardiserad organoidplattform för personlig biomarkörupptäckt syftar projektet också till att omvandla CNS-riskbedömning inom rymdmedicin.

Genom att utnyttja internationella samarbeten med NASA, JAXA och ESA bidrar detta projekt till globala rymdomikinsatser. De genererade data och verktygen kommer att delas öppet och främja samhällsomfattande framsteg inom rymdbiologi och neuroprotektion.