Om een bemande missie naar Mars te sturen, heb je niet alleen een krachtig lanceervoertuig nodig, maar je moet ook begrijpen hoe een driejarige ruimtevlucht het menselijk lichaam kan beïnvloeden.
Met financiering van de National Aeronautics and Space Administration (NASA) gebruikten wetenschappers van het Wake Forest Institute for Regenerative Medicine en hun collega's menselijke stamcellen om de effecten van blootstelling aan straling in de verre ruimte te bepalen.
Het onderzoeksteam heeft voor het eerst aangetoond dat straling van langeafstandsvluchten het risico op leukemie bij mensen kan verhogen.
"Ik hoop dat onze ervaring NASA zal helpen potentiële risico's te beoordelen en strategieën te ontwikkelen om ze aan te pakken", zegt Christopher Porada, senior wetenschapper bij het project. De groep test momenteel een voedingssupplement dat astronauten zou kunnen beschermen tegen deze verwoestende effecten.
Blootstelling aan straling is volgens NASA een van de gevaarlijkste aspecten van reizen naar Mars. De gemiddelde afstand tot de Rode Planeet is ongeveer 200 miljoen kilometer en de hele reis kan drie jaar duren.
Het doel van de studie, gepubliceerd in het tijdschrift Leukemia, was om de directe effecten van zonne-energiedeeltjes (SEP) en galactische kosmische straling (GCR) straling op menselijke hematopoietische stamcellen (HSC's) te evalueren. Deze stamcellen bevatten minder dan 0,1% beenmerg, maar produceren veel soorten bloedcellen die door het lichaam circuleren en verantwoordelijk zijn voor het transport van zuurstof, het bestrijden van infecties en het elimineren van kankercellen.
Voor het onderzoek werden stamcellen genomen van astronauten van gezonde donoren (30-55 jaar). Tijdens het experiment werden ze blootgesteld aan protonen en ijzerionen in doses die kenmerkend zijn voor de diepe ruimte. Vervolgens werden laboratorium- en experimentele studies uitgevoerd om de effecten van straling te bepalen.
"We ontdekten dat straling het vermogen van HSC's om bijna alle soorten bloedcellen te produceren met 60-80% verminderde", zei Porada. "Dit kan leiden tot ernstige verzwakking van het immuunsysteem en bloedarmoede tijdens langdurige missies in de verre ruimte."
Promotie video:
In de volgende stap evalueerden de wetenschappers hoe de cellen in het lichaam zouden functioneren. Bestraalde menselijke HSC-cellen werden in muizen getransplanteerd, waardoor de dieren effectief werden "vermenselijkt". Als gevolg hiervan ontwikkelden ze acute lymfoblastische leukemie.
"Bestraling kan het risico op leukemie vergroten", concludeerde Porada. "Bovendien beïnvloedde straling het vermogen van HSC's om soorten witte bloedcellen te genereren die betrokken zijn bij het bestrijden van vreemde indringers zoals infecties of tumorcellen. Dit zou het vermogen van het immuunsysteem om kwaadaardige cellen te elimineren die het gevolg zijn van door straling geïnduceerde mutaties, kunnen verminderen."
De resultaten zijn vooral verontrustend gezien eerder werk dat aantoont dat microzwaartekrachtomstandigheden ook merkbare veranderingen in het immuunsysteem kunnen veroorzaken, zelfs na korte missies in een lage baan om de aarde, waar astronauten grotendeels worden beschermd tegen straling, zei Porada. De gecombineerde effecten van microzwaartekracht en straling kunnen het risico op immuundisfunctie en kanker vergroten.
NASA's Human Research Program is ontworpen om ruimtemissies zo veilig mogelijk te maken. Het onderzoekt niet alleen de effecten van straling, maar ook microzwaartekrachtomstandigheden, isolatie en opsluiting in besloten omgevingen ver van de aarde.
