Раскрыты новые риски путешествия на Марс

Отправка пилотируемой миссии на Марс требует не только мощной ракеты-носителя, но и понимания того, как трехлетний космический полет может повлиять на организм человека. 

При финансировании со стороны Национального управления по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (НАСА) ученые из Института регенеративной медицины Уэйк Форест и их коллеги использовали человеческие стволовые клетки для определения последствий воздействия радиации в глубоком космосе.

Исследовательская группа впервые продемонстрировала, что излучение в дальних космических полетах может увеличить риск развития лейкемии у людей.

«Надеюсь, наш опыт поможет НАСА оценить потенциальные риски и разработать стратегии для их решения», — сказал Кристофер Порада, старший научный сотрудник проекта. В настоящее время группа тестирует пищевую добавку, которая может защитить космонавтов от этих разрушительных воздействий.

Согласно данным НАСА, радиационное облучение является одним из самых опасных аспектов путешествия на Марс. Среднее расстояние до Красной планеты составляет около 200 миллионов километров, и весь путь может занять три года.

Целью исследования, опубликованного в журнале Leukemia, была оценка прямых эффектов излучения солнечных энергетических частиц (SEP) и галактических космических лучей (GCR) на гемопоэтические стволовые клетки человека (HSCs). Эти стволовые клетки содержат менее 0,1 % костного мозга, но производят многие типы клеток крови, которые циркулируют по организму и отвечают за транспортировку кислорода, борьбу с инфекциями и устранение любых злокачественных клеток.

Для исследования были взяты стволовые клетки здоровых доноров в возрасте астронавтов (30–55 лет). В ходе эксперимента их подвергли воздействию протонов и ионов железа в дозах, характерных для глубокого космоса. Затем были проведены лабораторные и экспериментальные исследования для определения последствий облучения.

«Мы обнаружили, что радиация снижала способность HSC-клеток производить почти все типы клеток крови на 60–80 %, — сообщил Порада. — Это может привести к сильному ослаблению иммунной системы и анемии во время продолжительных миссий в глубоком космосе».

На следующем этапе ученые оценили, как клетки будут функционировать в организме. Мышам пересаживали облученные человеческие HSC-клетки, фактически «очеловечивая» животных. В результате у них развился острый лимфобластный лейкоз.

«Облучение может увеличить риск развития лейкемии, — заключил Порада. — Кроме того, радиация повлияла на способность HSC генерировать типы лейкоцитов, вовлеченных в борьбу с чужеродными „захватчиками", такими как инфекции или опухолевые клетки. Это может снизить способность иммунной системы ликвидировать злокачественные клетки, возникающие в результате радиационно-индуцированных мутаций».

По словам Порада, результаты особенно тревожны с учетом предыдущих работ, показывающих, что условия микрогравитации также могут вызывать заметные изменения в иммунной системе даже после коротких миссий на низкой околоземной орбите, где космонавты в значительной степени защищены от излучения. Комбинированное воздействие микрогравитации и излучения может усугубить риск иммунной дисфункции и рака.

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.