Wie wirkt die Schwerelosigkeit auf unsere Nervenzellen?

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Je weiter die Reise ins All geht, desto größer werden auch die Fragestellungen. In Anbetracht der geplanten Marsmission und möglicher weiterer Missionen stellt sich zudem die Frage, wie sich beispielsweise das menschliche Nervensystem in 0 g entwickeln würde.

Vorbereitungen für Experimente auf der ISS

Mithilfe der im Rahmen der beschriebenen Experimente verwendeten Zelllinie (s. LP-Tipp-Kasten) lässt sich die Frage vielleicht bald beantworten. Die Eigenschaften der Zelllinie SH-SY5Y erlauben es, die Zellen mittels Retinsäure (einem Derivat des Vitamin A) zu nervenähnlichen Zellen zu redifferenzieren.

Aktuell laufen somit Vorbereitungen für einen Transport der Zellen auf die ISS, wo sie sich innerhalb von 14 Tagen redifferenzieren sollen. Die Planung und Umsetzung für dieses Projekt läuft bereits seit mehreren Jahren. Für die Zellen mussten Mini-Brutschränke entwickelt und gebaut werden, welche nicht nur ein Austreten der Flüssigkeiten im All verhindern, sondern für eine konstante Temperatur und den gesicherten Wechsel von Nähr- und Fixationsmedien sorgen.

In Kooperation mit dem DLR und Airbus:DS wurden Inkubatoren in der Größe einer Zigarettenschachtel gebaut (Neurobox), komplett mit zwei unabhängigen Tankkammern und einem Pump- und Umwälzsystem, welches im All die Zugabe von Retinsäure gewährleistet und die Zellen nach Abschluss der Wachstumszeit fixiert.

Diese chemische Fixation ermöglicht den gefahrlosen Rücktransport der Probenbehälter auf die Erde, ohne dass die Zellen sich weiter verändern. Zurück im heimischen Labor sollen die Zellen dann mittels unterschiedlicher Färbetechniken mikroskopisch untersucht werden. Hierbei spielt nicht nur die Morphologie eine große Rolle, sondern auch der Aufbau und das Verteilungsmuster der verschiedenen Komponenten des Zytoskeletts sowie verschiedener Membranbestandteile.

Wichtigste Gemeinsamkeit all dieser Untersuchungen ist die Grundlagenforschung. Es geht darum, prinzipiell zu verstehen, wie neuronale Zellen funktionieren. Wie reagieren sie auf ihre Umwelt und wie erkennen sie Veränderungen derselben? Gibt es Adaptationsmechanismen und wenn ja, welche?

Die Klärung dieser Fragen soll nicht nur helfen, künftige Weltraummissionen vorzubereiten, sondern auch auf der Erde ein besseres Verständnis für grundlegende Prozesse in und von Zellen zu schaffen.

Dieser Beitrag wurde auf unserem Partnerportal LABORPRAXIS veröffentlicht.

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* Dr. F. Kohn, PD Dr. C. Koch: Universität Hohenheim, Institut für Physiologie, Abt. Membranphysiologie, 70593 Stuttgart

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