Die Raumfahrt birgt zahlreiche Gefahren für das menschliche Gehirn, wie z.B. eine erhöhte Strahlenexposition und die Schwerelosigkeit, die zu kognitiven und motorischen Defiziten führen und selbst bei kurzen Einsätzen die Leistung von Astronaut*innen beeinträchtigen. Um längere bemannte Missionen im Weltraum (etwa zu Mond oder Mars) zu ermöglichen und ihre Sicherheit zu gewährleisten, müssen wissenschaftliche Studien auf die Vorhersage und Modellierung der langfristigen Auswirkungen der Raumfahrt abzielen. Das ist durch die Verwendung von menschlichen Gehirnorganoiden möglich. Diese wenige Millimeter großen Zellaggregate können unter geeigneten Kulturbedingungen die Struktur und Funktion des Gehirns imitieren. Mittels simulierter Schwerelosigkeit und Weltraumstrahlung im Labor, oder in echter Schwerelosigkeit während Parabelflügen und unbemannten Raketenmissionen untersuchen Wissenschaftler*innen an den Gehirnorganoiden die physiologischen Mechanismen, die den kognitiven Einschränkungen zugrunde liegen, und erforschen mögliche Gegenmaßnahmen. Ein längeres Experiment auf der Internationalen Raumstation ISS ist in Vorbereitung. Das verbesserte Verständnis dieser Mechanismen könnte auch zu einem besseren Verständnis der molekularen Grundlagen und einer optimierten Therapie vieler neuropsychologischer Krankheiten (z.B. Depression, Alzheimer) führen, die auf der Erde häufig beobachtet werden.
Dr. Insa Schröder leitet die Arbeitsgruppe „Stammzelldifferenzierung und Zytogenetik“ in der Abteilung Biophysik bei GSI/FAIR. Sie promovierte in Lebensmittelchemie und -toxikologie, widmete sich aber schon bald der Stammzellforschung unter anderem an den National Institutes of Health (NIH), USA. Als Leiterin der Nachwuchsgruppe „Stammzellforschung“ am Translationszentrum für Regenerative Medizin, Leipzig, und am Institut für Anatomie und Zellbiologie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg erweiterte sie ihre Expertise in der Differenzierung humaner Stammzellen, der Geweberegeneration und der Generierung krankheits- und patient*innenspezifischer induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS). Bei GSI/FAIR untersucht sie unter anderem die Auswirkungen von Strahlung und Schwerelosigkeit auf die Entwicklung, die Erhaltung und die Regeneration des Gehirns unter Verwendung von Gehirnorganoiden aus menschlichen pluripotenten Stammzellen in Studien, die von der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR gefördert werden. Dr. Schröder ist Mitglied der ESA-Arbeitsgruppe „Tissue Chip & Organoids“ und eine der Koordinatoren der Arbeitsgruppe „Karriereentwicklung“ des Deutschen Stammzellnetzwerks e.V. (GSCN).
Fotos: DLR, Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin; privat
