Используя мышей, которым пересажены стволовые клетки человека, группа исследователей впервые продемонстрировала, что радиация, встречающаяся в дальних космических путешествиях, может увеличить риск лейкемии у людей.«Наши результаты вызывают беспокойство, потому что они показывают, что радиационное воздействие может потенциально увеличить риск лейкемии двумя способами», — сказал Кристофер Порада, доктор философии, доцент регенеративной медицины и старший научный сотрудник проекта.В рамках этого продолжающегося проекта группа определила и в настоящее время тестирует обычную пищевую добавку на предмет ее способности защищать астронавтов от этих разрушительных воздействий.
«Приятно использовать наш опыт в области стволовых клеток, чтобы помочь НАСА оценить потенциальные риски для здоровья, связанные с космическими путешествиями, и, надеюсь, разработать стратегии по их устранению», — сказал Порада.По данным НАСА, радиационное облучение считается одним из самых опасных аспектов путешествия на Марс. Среднее расстояние до красной планеты составляет 140 миллионов миль, а поездка туда и обратно может занять три года.Цель исследования, опубликованного в журнале Leukemia, заключалась в оценке прямого воздействия смоделированных солнечных энергетических частиц (SEP) и излучения галактических космических лучей (GCR) на гемопоэтические стволовые клетки (HSC) человека.
Эти стволовые клетки составляют менее 0,1% костного мозга взрослых, но производят множество типов клеток крови, которые циркулируют по телу и работают, чтобы транспортировать кислород, бороться с инфекциями и устранять любые возникающие злокачественные клетки.Для исследования человеческие HSC от здоровых доноров типичного возраста астронавтов (30-55 лет) были подвергнуты воздействию необходимых для миссии на Марс доз протонов и ионов железа — тех же типов излучения, которым космонавты будут подвергаться в глубоком космосе. в Лаборатории космической радиации НАСА в Брукхейвенской национальной лаборатории. Затем исследователи из Института регенеративной медицины Уэйк Форест провели лабораторные исследования и исследования на животных, чтобы определить влияние воздействия.Было обнаружено, что эти уровни воздействия, имитирующие радиацию дальнего космоса, резко влияют на здоровье и функцию HSC. «Облучение на этих уровнях было очень вредным для функции HSC, снижая их способность производить почти все типы клеток крови, часто на 60-80 процентов», — сказал Порада. «Это может привести к серьезному ослаблению иммунной системы и анемии во время длительных миссий в глубоком космосе».
Предыдущие исследования других исследователей уже продемонстрировали, что воздействие высоких доз земного излучения, например, рентгеновских лучей, может оказывать вредное (даже опасное для жизни) воздействие на способность организма вырабатывать клетки крови и может значительно увеличить вероятность заражения. раковые заболевания, особенно лейкемии. Однако текущее исследование было первым, показавшим разрушительный эффект малых доз космического излучения, необходимых для миссии.Текущее исследование важно, потому что оно показывает, что радиация влияет на клетки на уровне стволовых клеток. Это вызвало мутации в генах, участвующих в гемопоэтическом процессе, и резко снизило способность HSC образовывать зрелые клетки крови.
Следующим шагом было оценить, как клетки будут функционировать в организме. Мышам трансплантировали HSC человека, облученные GCR, что по существу «очеловечивало» животных. У мышей развилось то, что, по-видимому, было Т-клеточным острым лимфобластным лейкозом — первая демонстрация того, что воздействие космического излучения может увеличить риск лейкемии у людей.
«Наши результаты показывают, что радиационное облучение может потенциально увеличить риск лейкемии двумя способами», — сказал Порада. «Мы обнаружили, что генетическое повреждение HSC напрямую привело к лейкемии. Во-вторых, радиация также изменила способность HSC генерировать Т- и В-клетки, типы белых кровяных телец, участвующих в борьбе с чужеродными« захватчиками », такими как инфекции или опухолевые клетки. Это может снизить способность иммунной системы космонавта устранять злокачественные клетки, возникающие в результате радиационно-индуцированных мутаций ».
Порада сказал, что результаты вызывают особую тревогу, учитывая предыдущую работу, показывающую, что условия невесомости / микрогравитации, присутствующие во время космического полета, также могут вызывать заметные изменения в иммунной функции астронавтов, даже после кратковременных полетов на низкой околоземной орбите, где они в значительной степени защищены от космического излучения. Взятые вместе, результаты показывают, что комбинированное воздействие микрогравитации и излучения SEP / GCR, которое может произойти во время длительных полетов в глубокий космос, например на Марс, потенциально может повысить риск иммунной дисфункции и рака.Программа НАСА по исследованиям человека изучает не только эффекты радиации, но и условия микрогравитации, изоляции и замкнутости, враждебных и закрытых сред и удаленности от Земли.
Конечная цель исследования — сделать космические полеты максимально безопасными.