Since the first human spaceflight in 1961, hundreds of humans have been in space. Microgravity and high radiation are the main spaceflight hazards. The space environment is known to impact several aspects of human health, such as bone density and cognitive performance. However, the effects of long­duration spaceflights on a cellular and molecular level, utilizing biosamples and multiomic approaches, is poorly studied. In this project, the method Spatial Transcriptomics has been utilized to compare brain tissue from the hippocampus region of mice that have been in space with a control group of mice that have stayed on Earth. Spatial Transcriptomics allow for the quantification of gene expression, while maintaining the spatial information of the transcriptome. The results of this study suggest that spaceflights cause mitochondrial stress.   This thesis work is part of a more extensive study in collaboration with NASA, and more studies will be conducted to investigate the effects of spaceflights further. If these findings are confirmed, medicines used on Earth to treat patients with mitochondrial dysfunction could increase the well­being of astronauts in space. / Sedan den första människan skickades till rymden år 1961, har hundratals astronauter lämnat jordens atmosfär.   De mest signifikanta hälsoriskerna i rymden är mikrogravitation och hög strålning och rymdmiljön har stor påverkan på oss. Exempelvis upplever astronauter ofta minskad benmassa och nedsatt kognitiv funktion. Men kunskapen kring hur människor påverkas av långtidresor i rymden är begränsad. Särskilt få experiment har genomförts på stora dataset från biologiska prover, på en molekylär och cellulär nivå. I detta projekt har genuttryck hos möss som varit i rymden jämförts med en kontrollgrupp av möss som stannat på jorden. Metoden Spatial Transcriptomics (ST) har använts för att undersöka vävnadssnitt från hippocampus i mushjärna. Med ST är det möjligt att undersöka RNA­molekyler och kartlägga deras position i vävnaden. Resultatet från denna studie indikerar att miljön i rymden leder till dysfunktion i mitokondrierna. Detta arbete är en del av en större studie i samarbete med NASA och fler experiment kommer genomföras för att undersöka hur vi påverkas av miljön i rymden. Om fler studier stödjer detta resultat, kan mediciner som använts på jorden för att behandla patienter med dysfunktion i mitokondrierna, användas i förebyggande syfte för astronauter.

Die Lokalisierung von mRNA ist ein wichtiger regulativer Mechanismus in polarisierten Zellen und in frühen Embryonalstadien. Dort sind räumliche Muster maternaler mRNA für die korrekte Entwicklung der Körperachsen und die Spezifizierung der Keimzellen verantwortlich. Systematische Analysen dieser Prozesse wurden jedoch bisher limitiert durch einen Mangel an räumlicher und zeitlicher Auflösung von Einzelzell- Sequenzierungsdaten. Wir analysierten die Dynamik des räumlichen und zeitlichen Transkriptoms während frühen Embryonalstadien von Zebrafischen. Wir verbesserten Empfindlichkeit und Auflösung von tomo-seq und erfassten damit systematisch räumlich aufgelöste Transkriptome entlang der animal-vegetalen-Achse Embryonen im Einzell-Stadium und fanden 97 vegetal lokalisierte Gene. Außerdem etablierten wir eine Hochdurchsatz kompatible Variante der RNA-Markierungsmethode scSLAM-seq. Wir wendeten diese in Embryonen während der Gastrulation. Von den vegetal lokalisierten Genen waren 22 angereichert in Keimzellen, was eine funktionelle Rolle bei der Spezifizierung von Keimzellen nahelegt. Mit tomo-seq untersuchten wir die evolutionäre Konservierung der RNA-Lokalisierung zwischen Zebrafischen und gereiften Oozyten zweier Xenopus-Arten. Wir verglichen die lokalisierten Gene, suchten nach konservierten 3'UTR-Motiven, und fanden zum Teil überlappende Motive, was auf eine mögliche mechanistische Konservierung der Lokalisierungsmechanismen hinweist. Wir untersuchten auch RNA-Editierung von Adenin zu Inosin während der Embryonalentwicklung und in den Organen erwachsener Fische. In im Gehirn exprimierten Transkripten fanden wir 117 Editierstellen, die hauptsächlich für Ionentransporter kodieren und zum Teil zum Menschen konserviert sind. Die höchsten Editierraten konnten wir in Eierstöcken, Hoden und frühen Embryonen nachweisen, was auf eine mögliche Rolle bei der Regulierung der RNA-Stabilität hindeutet. / Subcellular localization of mRNA is an important regulatory mechanism in polarized cells. In early embryos of many species, spatial patterns of maternal mRNA are essential for the proper development of body axes and the specification of germ cells. These processes have been studied in zebrafish, but systematic analyses have been hindered by a lack of spatial and temporal information in single-cell RNA sequencing. We performed a spatial-temporal analysis of the zebrafish transcriptome during early embryonic development to systematically characterize localized mRNA and the fate of maternal transcripts until gastrulation stage. We enhanced sensitivity and resolution of the tomo-seq method and systematically acquired spatially-resolved transcriptomes along the animal-vegetal axis of one-cell stage zebrafish embryos, and found 97 genes to be localized vegetally. Furthermore, we established an in vivo and high-throughput compatible version of the single-cell RNA labeling method scSLAM-seq in gastrulation stage embryos. We followed localized transcripts until gastrulation and found transcripts of 22 of the vegetally localized genes enriched in primordial germ cells. We propose that these genes have a functional role in the early priming of the germ cell fate. To investigate the evolutionary conservation of vegetal RNA localization, we acquired tomo-seq datasets of mature oocytes of two xenopus species. We compared the pools of localized RNA and searched for conserved 3’UTR motifs. The resulting sets showed high similarity, possibly reflecting a mechanistic conservation of localization pathways. We also investigated RNA A-to-I editing during embryonic development and in organs of adult fish. Specifically, we identified 117 recoding editing sites in the brain that mainly encode for ion transporters and are partly conserved in humans. We detected the highest editing levels in ovary, testes and in early embryos, implicating a potential role in regulating RNA stability.