Enviar una misión tripulada a Marte requiere más que un poderoso cohete de lanzamiento. El trabajo de preparación también incluye aprender cómo un vuelo espacial de tres años podría afectar el cuerpo humano. Con fondos de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio NASA, los investigadores delEl Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa y sus colegas están utilizando células madre humanas para medir los efectos de la radiación en el espacio profundo.
Usando ratones trasplantados con células madre humanas, el equipo de investigación ha demostrado por primera vez que la radiación que se encuentra en los viajes al espacio profundo puede aumentar el riesgo de leucemia en humanos.
"Nuestros resultados son preocupantes porque muestran que la exposición a la radiación podría aumentar el riesgo de leucemia de dos maneras", dijo Christopher Porada, Ph.D., profesor asociado de medicina regenerativa e investigador principal del proyecto.
Como parte de este proyecto en curso, el grupo ha identificado y actualmente está probando un suplemento dietético común por su capacidad para proteger a los astronautas de estos efectos dañinos.
"Es gratificante utilizar nuestra experiencia en células madre para ayudar a la NASA a evaluar los riesgos potenciales para la salud de los viajes espaciales y, con suerte, desarrollar estrategias para abordarlos", dijo Porada.
Según la NASA, se cree que la exposición a la radiación es uno de los aspectos más peligrosos de viajar a Marte. La distancia promedio al planeta rojo es de 140 millones de millas, y un viaje de ida y vuelta podría tomar tres años.
El objetivo del estudio, publicado en la revista leucemia , fue evaluar los efectos directos de las partículas energéticas solares simuladas SEP y la radiación de rayos cósmicos galácticos GCR sobre las células madre hematopoyéticas HSC humanas. Estas células madre comprenden menos del 0.1% de la médula ósea de los adultos, peroproduce los muchos tipos de células sanguíneas que circulan por el cuerpo y trabajan para transportar oxígeno, combatir infecciones y eliminar cualquier célula maligna que surja.
Para el estudio, los HSC humanos de donantes sanos de edad típica de astronauta 30-55 años fueron expuestos a dosis de protones e iones de hierro relevantes para la misión de Marte, los mismos tipos de radiación a los que los astronautas estarían expuestos en el espacio profundo- en el Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA en el Laboratorio Nacional Brookhaven.Los investigadores del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa realizaron estudios de laboratorio y animales para definir el impacto de la exposición.
Se descubrió que estos niveles de exposición que simulaban radiación en el espacio profundo afectaban drásticamente la salud y la función de los HSC. "La exposición a la radiación a estos niveles fue altamente perjudicial para la función HSC, reduciendo su capacidad de producir casi todos los tipos de células sanguíneas, a menudo por60-80 por ciento ", dijo Porada." Esto podría traducirse en un sistema inmunitario gravemente debilitado y anemia durante misiones prolongadas en el espacio profundo ". Estudios anteriores de otros investigadores ya habían demostrado que la exposición a altas dosis de radiación terrenal, como por ejemplo de X-rays, pueden tener efectos nocivos incluso mortales en la capacidad del cuerpo para producir células sanguíneas, y pueden aumentar significativamente la probabilidad de cáncer, especialmente leucemias. Sin embargo, el estudio actual fue el primero en mostrar un efecto dañino de baja,dosis de radiación espacial relevantes para la misión.
El estudio actual es significativo porque muestra que la radiación afectó a las células a nivel de las células madre. Causó mutaciones en los genes involucrados en el proceso hematopoyético y redujo drásticamente la capacidad de los HSC para dar lugar a células sanguíneas maduras.
El siguiente paso fue evaluar cómo funcionarían las células en el cuerpo. Los ratones fueron trasplantados con HSC humanos irradiados con GCR, esencialmente "humanizando" a los animales. Los ratones desarrollaron lo que parece ser leucemia linfoblástica aguda de células T: laprimera demostración de que la exposición a la radiación espacial puede aumentar el riesgo de leucemia en humanos.
"Nuestros resultados muestran que la exposición a la radiación podría aumentar el riesgo de leucemia de dos maneras", dijo Porada. "Encontramos que el daño genético a los HSC condujo directamente a la leucemia. En segundo lugar, la radiación también alteró la capacidad de los HSC para generar T y Bcélulas, tipos de glóbulos blancos involucrados en la lucha contra 'invasores' extraños como infecciones o células tumorales. Esto puede reducir la capacidad del sistema inmune del astronauta para eliminar las células malignas que surgen como resultado de mutaciones inducidas por la radiación ".
Porada dijo que los hallazgos son particularmente preocupantes dado el trabajo previo que muestra que las condiciones de ingravidez / microgravedad presentes durante los vuelos espaciales también pueden causar alteraciones marcadas en la función inmune del astronauta, incluso después de misiones de corta duración en órbita terrestre baja, donde están en gran medida protegidas de la radiación cósmicaEn conjunto, los resultados indican que la exposición combinada a la microgravedad y la radiación SEP / GCR que ocurriría durante misiones extendidas en el espacio profundo, como a Marte, podría exacerbar el riesgo de disfunción inmune y cáncer.
El Programa de Investigación Humana de la NASA está explorando no solo los efectos de la radiación, sino también las condiciones de microgravedad, aislamiento y confinamiento, entornos hostiles y cerrados, y la distancia de la Tierra. El objetivo final de la investigación es hacer que las misiones espaciales sean lo más seguras posible.
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Materiales proporcionado por Centro Médico Bautista Wake Forest . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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