Afsendelse af en bemandet mission til Mars kræver ikke kun et kraftfuldt lanceringskøretøj, men også en forståelse af, hvordan en tre-årig rumfart kan påvirke den menneskelige krop.
Med finansiering fra National Aeronautics and Space Administration (NASA) brugte videnskabsmænd ved Wake Forest Institute for Regenerative Medicine og deres kolleger menneskelige stamceller til at bestemme virkningen af strålingseksponering i dybe rum.
Forskningsteamet har vist for første gang, at stråling i dybe rumflyvninger kan øge risikoen for leukæmi hos mennesker.
”Jeg håber, vores erfaring vil hjælpe NASA med at vurdere potentielle risici og udvikle strategier til at tackle dem,” sagde Christopher Porada, seniorforsker om projektet. Gruppen tester i øjeblikket et ernæringstilskud, der kan beskytte astronauter mod disse ødelæggende effekter.
Stråleeksponering er en af de farligste aspekter ved rejse til Mars ifølge NASA. Den gennemsnitlige afstand til den røde planet er omkring 200 millioner kilometer, og hele rejsen kan tage tre år.
Formålet med undersøgelsen, der blev offentliggjort i tidsskriftet Leukemia, var at evaluere de direkte virkninger af solenergipartikler (SEP) og galaktiske kosmiske stråler (GCR) på humane hæmatopoietiske stamceller (HSC). Disse stamceller indeholder mindre end 0,1% knoglemarv, men producerer mange typer blodceller, der cirkulerer i hele kroppen og er ansvarlige for transport af ilt, bekæmpelse af infektion og eliminering af kræftceller.
Til undersøgelsen blev stamceller taget fra sunde donorer i alderen astronauter (30-55 år). Under eksperimentet blev de udsat for protoner og jernioner i doser, der er karakteristiske for dybe rum. Derefter blev der udført laboratorie- og eksperimentelle undersøgelser for at bestemme virkningen af stråling.
”Vi fandt, at stråling reducerede HSC'ers evne til at producere næsten alle typer blodceller med 60-80%,” sagde Porada. "Dette kan føre til alvorlig svækkelse af immunsystemet og anæmi under udvidede missioner i dybe rum."
Salgsfremmende video:
I det næste trin vurderede forskerne, hvordan cellerne ville fungere i kroppen. Bestrålede humane HSC-celler blev transplanteret i mus og effektiv "humaniseret" dyrene. Som et resultat udviklede de akut lymfoblastisk leukæmi.
"Bestråling kan øge risikoen for at udvikle leukæmi," konkluderede Porada. "Derudover påvirkede stråling HSC'ers evne til at generere typer af hvide blodlegemer, der var involveret i bekæmpelse af fremmede indtrængende, såsom infektioner eller tumorceller. Dette kunne reducere immunsystemets evne til at eliminere ondartede celler som følge af strålingsinducerede mutationer."
Resultaterne er særlig bekymrende i betragtning af tidligere arbejde, der viser, at mikrogravitationsbetingelser også kan fremkalde mærkbare ændringer i immunsystemet, selv efter korte missioner i lav-jordbane, hvor astronauter stort set er afskærmet mod stråling, sagde Porada. De kombinerede virkninger af mikrogravitet og stråling kan forværre risikoen for immunsvigt og kræft.
NASAs humanforskningsprogram er designet til at gøre pladsmissioner så sikre som muligt. Det undersøger ikke kun virkningerne af stråling, men også mikrogravitationsforhold, isolering og indeslutning i trange miljøer langt fra Jorden.