Wysłanie załogowej misji na Marsa wymaga nie tylko potężnego pojazdu nośnego, ale także zrozumienia, w jaki sposób trzyletni lot kosmiczny może wpłynąć na ludzkie ciało.
Dzięki finansowaniu z National Aeronautics and Space Administration (NASA), naukowcy z Wake Forest Institute for Regenerative Medicine i ich współpracownicy wykorzystali ludzkie komórki macierzyste do określenia skutków ekspozycji na promieniowanie w przestrzeni kosmicznej.
Zespół badawczy po raz pierwszy wykazał, że promieniowanie z dalekich lotów kosmicznych może zwiększać ryzyko zachorowania na białaczkę u ludzi.
„Mam nadzieję, że nasze doświadczenie pomoże NASA ocenić potencjalne zagrożenia i opracować strategie ich zwalczania” - powiedział Christopher Porada, starszy naukowiec zajmujący się projektem. Grupa testuje obecnie suplement diety, który mógłby chronić astronautów przed tymi niszczycielskimi skutkami.
Według NASA narażenie na promieniowanie jest jednym z najbardziej niebezpiecznych aspektów podróży na Marsa. Średnia odległość do Czerwonej Planety to około 200 milionów kilometrów, a cała podróż może zająć trzy lata.
Celem pracy, opublikowanej w czasopiśmie Leukemia, była ocena bezpośredniego wpływu promieniowania cząstek energii słonecznej (SEP) i galaktycznego promieniowania kosmicznego (GCR) na ludzkie hematopoetyczne komórki macierzyste (HSC). Te komórki macierzyste zawierają mniej niż 0,1% szpiku kostnego, ale wytwarzają wiele rodzajów krwinek, które krążą po całym organizmie i są odpowiedzialne za transport tlenu, zwalczanie infekcji i eliminację wszelkich komórek rakowych.
Do badania komórki macierzyste pobrano od zdrowych dawców astronautów w wieku (30–55 lat). Podczas eksperymentu poddano je działaniu protonów i jonów żelaza w dawkach charakterystycznych dla przestrzeni kosmicznej. Następnie przeprowadzono badania laboratoryjne i eksperymentalne w celu określenia skutków promieniowania.
„Odkryliśmy, że promieniowanie zmniejszyło zdolność HSC do wytwarzania prawie wszystkich rodzajów krwinek o 60–80%” - powiedział Porada. „Może to prowadzić do poważnego osłabienia układu odpornościowego i anemii podczas długich misji w kosmosie”.
Film promocyjny:
W kolejnym kroku naukowcy ocenili, jak komórki będą funkcjonować w organizmie. Napromieniowane ludzkie komórki HSC przeszczepiono myszom, skutecznie „humanizując” zwierzęta. W rezultacie rozwinęli ostrą białaczkę limfoblastyczną.
„Napromienianie może zwiększyć ryzyko zachorowania na białaczkę” - podsumował Porada. „Ponadto promieniowanie wpłynęło na zdolność HSC do wytwarzania rodzajów białych krwinek zaangażowanych w zwalczanie obcych najeźdźców, takich jak infekcje lub komórki nowotworowe. Mogłoby to zmniejszyć zdolność układu odpornościowego do eliminowania złośliwych komórek powstałych w wyniku mutacji wywołanych promieniowaniem”.
Wyniki są szczególnie niepokojące, biorąc pod uwagę wcześniejsze prace pokazujące, że warunki mikrograwitacji mogą również wywoływać zauważalne zmiany w układzie odpornościowym, nawet po krótkich misjach na niskiej orbicie okołoziemskiej, gdzie astronauci są w dużej mierze chronieni przed promieniowaniem, powiedział Porad. Połączone skutki mikrograwitacji i promieniowania mogą zwiększać ryzyko zaburzeń odporności i raka.
Program badań ludzi NASA ma na celu uczynienie misji kosmicznych tak bezpiecznymi, jak to tylko możliwe. Bada nie tylko skutki promieniowania, ale także warunki mikrograwitacji, izolację i uwięzienie w zamkniętych środowiskach z dala od Ziemi.