Изпращането на пилотирана мисия до Марс изисква не само мощен ракетен апарат, но и разбиране за това как тригодишен космически полет може да повлияе на човешкото тяло.
С финансиране от Националната аеронавтична и космическа администрация (НАСА) учени от Института за регенеративна медицина на Уейк Форест и техните колеги използваха човешки стволови клетки, за да определят ефектите от радиационното облъчване в дълбокото пространство.
Изследователският екип демонстрира за първи път, че радиацията от космически полети на дълги разстояния може да увеличи риска от развитие на левкемия при хората.
„Надявам се опитът ни да помогне на НАСА да оцени потенциалните рискове и да разработи стратегии за справяне с тях“, казва Кристофър Порада, старши учен по проекта. В момента групата тества хранителна добавка, която би могла да предпази астронавтите от тези пагубни ефекти.
Излъчването на радиация е един от най-опасните аспекти на пътуването до Марс, според НАСА. Средното разстояние до Червената планета е около 200 милиона километра, а цялото пътуване може да отнеме три години.
Целта на изследването, публикувано в списанието Leukemia, беше да се оцени преките ефекти на излъчването на частици от слънчевата енергия (SEP) и галактическите космически лъчи (GCR) върху човешки хематопоетични стволови клетки (HSCs). Тези стволови клетки съдържат по-малко от 0,1% костен мозък, но произвеждат много видове кръвни клетки, които циркулират в тялото и са отговорни за транспортирането на кислород, борбата с инфекциите и елиминирането на всички ракови клетки.
За изследването стволовите клетки са взети от здрави донори на възраст астронавти (30–55 години). По време на експеримента те са били изложени на протони и железни йони в дози, характерни за дълбокото пространство. Тогава бяха проведени лабораторни и експериментални изследвания за определяне на ефектите от радиацията.
„Установихме, че радиацията намалява способността на HSCs да произвеждат почти всички видове кръвни клетки с 60–80%“, казва Порада. "Това може да доведе до силно отслабване на имунната система и анемия по време на продължителни мисии в дълбоко пространство."
Промоционално видео:
В следващата стъпка учените оцениха как клетките ще функционират в тялото. Облъчените човешки HSC клетки се трансплантират в мишки, ефективно "хуманизирайки" животните. В резултат на това те развиха остра лимфобластна левкемия.
"Облъчването може да увеличи риска от развитие на левкемия", заключи Порада. "В допълнение, радиацията повлия на способността на HSC да генерира видове бели кръвни клетки, участващи в борбата с чужди нашественици, като инфекции или туморни клетки. Това може да намали способността на имунната система да елиминира злокачествените клетки в резултат на индуцирани от радиация мутации."
Резултатите са особено обезпокоителни, като се има предвид предишната работа, показваща, че условията на микрогравитация могат също да причинят забележими промени в имунната система, дори и след кратки командировки в нискоземна орбита, където астронавтите до голяма степен са защитени от радиация, каза Порада. Комбинираните ефекти на микрогравитацията и радиацията могат да повишат риска от имунна дисфункция и рак.
Сделать космические миссии максимально безопасными призвана Программа исследований человека НАСА (Human Research Program). Она исследует не только воздействие радиации, но также условия микрогравитации, изоляции и ограничений в закрытых средах вдали от Земли.