Відправка пілотованої місії на Марс вимагає не тільки потужної ракети-носія, але і розуміння того, як трирічний космічний політ може вплинути на організм людини.
При фінансуванні з боку Національного управління з повітроплавання і дослідженню космічного простору (NASA) вчені з Інституту регенеративної медицини Уейк Форест і їх колеги використовували людські стовбурові клітини для визначення наслідків впливу радіації в глибокому космосі.
Дослідницька група вперше продемонструвала, що випромінювання в далеких космічних польотах може збільшити ризик розвитку лейкемії у людей.
«Сподіваюся, наш досвід допоможе НАСА оцінити потенційні ризики та розробити стратегії для їх вирішення», — сказав Крістофер Порада, старший науковий співробітник проекту. В даний час група тестує харчову добавку, яка може захистити космонавтів від цих руйнівних впливів.
Згідно з даними НАСА, радіаційне опромінення є одним з найнебезпечніших аспектів подорожі на Марс. Середня відстань до Червоної планети складає близько 200 мільйонів кілометрів, і весь шлях може зайняти три роки.
Метою дослідження, опублікованого в журналі Leukemia, була оцінка прямих ефектів випромінювання сонячних енергетичних частинок (SEP) і галактичних космічних променів (GCR) на гемопоетичні стовбурові клітини людини (HSCs). Ці стовбурові клітини містять менше 0,1 % кісткового мозку, але виробляють багато типів клітин крові, які циркулюють по організму і відповідають за транспортування кисню, боротьбу з інфекціями і усунення будь-яких злоякісних клітин.
Для дослідження були взяті стовбурові клітини здорових донорів віком астронавтів (30-55 років). В ході експерименту їх піддали впливу протонів і іонів заліза в дозах, характерних для глибокого космосу. Потім були проведені лабораторні та експериментальні дослідження для визначення наслідків опромінення.
«Ми виявили, що радіація знижувала здатність HSC-клітин виробляти майже всі типи клітин крові на 60-80 %, — повідомив Порада. — Це може призвести до сильного ослаблення імунної системи та анемії під час тривалих місій в глибокому космосі».
На наступному етапі вчені оцінили, як клітини будуть функціонувати в організмі. Мишам пересаджували опромінені людські HSC-клітини. В результаті у них розвинувся гострий лімфобластний лейкоз.
«Опромінення може збільшити ризик розвитку лейкемії, — уклав Порада. — Крім того, радіація вплинула на здатність HSC генерувати типи лейкоцитів, залучених до боротьби з чужорідними „загарбниками”, такими як інфекції або пухлинні клітини. Це може знизити здатність імунної системи ліквідувати злоякісні клітини, які виникають внаслідок радіаційно-індукованих мутацій».
За словами Порада, результати особливо тривожні з урахуванням попередніх робіт, які показують, що умови мікрогравітації також можуть викликати помітні зміни в імунній системі навіть після коротких місій на низькій навколоземній орбіті, де космонавти в значній мірі захищені від випромінювання. Комбінований вплив мікрогравітації і випромінювання може посилити ризик імунної дисфункції і раку.
Зробити космічні місії максимально безпечними покликана Програма досліджень людини НАСА (Human Research Program). Вона досліджує не тільки вплив радіації, але також умови мікрогравітації, ізоляції та обмежень у закритих середовищах далеко від Землі.