Galaktiske kosmiske stråler - bare noen av utfordringene fra Mars-oppdraget
Vil Mars Mission astronauter utvikle leukemi fra deres reise til den røde planeten? Det kan høres ut som et merkelig spørsmål, men NASA-finansierte studier ser på alle slags ting som forberedelse til det som kan være et annet stort sprang for menneskeheten - en bemannet tur til Mars. Reisen med et mannskaps mannskap kan begynne så snart som 2030-årene. Det er ulike faser av dette viktige prosjektet, og planlegging og forskning er allerede påbegynt.
Du kan se alle planene, inkludert de tre ulike letingsfasene, på NASAs nettsted "Journey to Mars Overview".
Den bemannede oppdraget til Mars kommer med mange farer, noen kjent og noen kanskje ukjente. En av bekymringene for fremtidige reisende er virkningen av stråling med dype rom på menneskers helse. I en ny NASA-finansiert studie har forskere funnet ut at dyp romstråling kan øke risikoen for leukemi hos astronauter, forårsaket av endringer i vitale stamceller i beinmarg som gir opphav til alle nye blodceller i kroppen.
Stråling fra røntgenbilder og CT-skanninger
Strålingseksponering har det potensial til å gjøre skade . Det er ioniserende stråling og ikke-ioniserende stråling.
Selv om ikke-ioniserende stråling, som de UV-strålene fra solen, kan være skadelig, kan du vanligvis skjerme deg selv fra denne typen stråling ganske enkelt. Ioniserende stråling er vanskeligere å unngå. Ioniserende stråling kan bevege seg gjennom stoffer og endre ladningen av atomene i det omgivende materialet.
Partiklene forbundet med ioniserende stråling i rommet kommer fra fanget strålebåndpartikler (Van Allen Belter), kosmiske stråler og solflekspartikler.
Ved stråling som brukes til å behandle kreft veies fordelene ved terapeutisk ioniserende stråling (dreper kreftcellene) mot risikoen ved en slik eksponering, for eksempel komplikasjoner på kort og lang sikt, inkludert fremveksten av nye malignitetsår senere.
På samme måte er eksponeringen for stråling i røntgenstråler og CT-skanninger ikke tatt lett, da kumulative og unødige eksponeringer for medisinsk og diagnostisk stråling også kan legge til en persons livstidsrisiko for malignitet .
Stråling fra galaktiske kosmiske stråler
Stråling er i utgangspunktet reiser energi, og galaktiske kosmiske stråler (GCRs) er en form for stråling som er av stor interesse når det gjelder romreiser. GCRs kommer for det meste utenfor vårt solsystem, men vanligvis fra vår Milky Way Galaxy. GCR er i hovedsak tunge, høy-energi-ioner av elementer som har fjernet alle sine elektroner mens de traverserte galaksen ved nesten lysets hastighet.
Strålingen i det dype rommet er forskjellig fra det vi opplever på jordens overflate - eller til og med i jordbanen - fordi det er mye mer "trafikk" av høy-energi galaktiske kosmiske stråler der ute, i tillegg til stråling fra solhendelser og fra stråling belter som er nærmere hjemme. Jorden har strålingsbelter kalt Van Allen belter som strekker seg rundt 1000 til 60.000 kilometer over overflaten.
Jordens magnetfelt avbøyer strålingen og beskytter jordens atmosfære fra ødeleggelse, men et Mars-oppdrag krever dyp romreise.
Dessuten mistet Mars det magnetiske feltet for milliarder av år siden, så for mennesker som til slutt satte foten på den røde planeten, vil det ikke være noen slik beskyttelse som venter på dem. NASA er godt klar over disse farene og jobber med mulige løsninger. NASA-forskere har selv økt muligheten til å skape et kunstig magnetfelt rundt Mars for å beskytte fremtidige oppdrag.
Hva kan galaktiske kosmiske stråler gjøre for mennesker?
Effekten av stråling på mennesker i rommet blir undersøkt på en rekke forskjellige måter, og det er ikke bare leukemi og malignitet som forskere er bekymret for. NASA utfører også studier som ser på astronauter i romfart, hvordan slike eksponeringer kan påvirke kognisjon og atferd, og hvordan gener reagerer på stråling - og spesifikt hvilke gener som er slått på og hvilke gener som er slått av ved slike eksponeringer.
Livet på Mars kan gi økt risiko for leukemi, ifølge data hentet av et forskerteam fra Wake Forest Baptist Medical Center. Gruppen undersøkte potensielle virkninger av dyp romstråling spesielt på humane hematopoietiske stamceller (HSCs). HSC er faktisk de samme stamceller du kanskje har hørt om som brukes som kreftbehandling i noen tilfeller.
Når en pasient har høye doser kjemoterapi planlagt for å drepe kreftcellene, kan kjemoen også ta sin toll på stamceller. På grunn av dette kan benmargtransplantasjoner eller hematopoietiske stamcelletransplantasjoner utføres for å øke pasientens evne til å få en frisk start med friske, nye bloddannende celler. Disse er de samme bloddannende cellene i beinmargen som produserer alle dine nye blodceller som de gamle slites ut. De modne cellene i blodet inkluderer de røde blodcellene som transporterer oksygen fra lungene til resten av kroppen din, men også de hvite blodcellene som bidrar til å bekjempe infeksjon og malignitet.
Teamet på Wake Forest tok disse bloddannende HSCs fra sunne givere i alderen mellom 30 og 55 år og eksponerte dem for simulert stråling og GCR som strålene forventet å bombardere astronauter under Mars-oppdraget. De analyserte cellene i laboratoriet etterpå og fant ut at strålingen påvirket cellene på stamcellens nivå, forårsaker mutasjoner i gener som påvirket deres evne til å utvikle seg til modne blodceller. Strålens eksponering reduserte stamceller evne til å produsere nesten alle typer blodceller, og deres evne til å lage nye celler ble ofte redusert med så mye som 60 til 80 prosent, ifølge Christopher Porada, en seniorforsker på prosjektet.
Hva en slik reduksjon i blodceller kan bety for astronauter er noe mange kreftpasienter allerede vet om. Nedgangen i røde blodlegemer kan forårsake anemi , med symptomer som tretthet, svakhet, kortpustethet og dårlig treningstoleranse. Reduksjonen av hvite blodlegemer kan redusere kroppens immunforsvar, øke følsomheten for infeksjon. Og reduksjonen i blodplater kan gjøre en person mer utsatt for koagulasjon og blødningsproblemer, med unormal blåmerker eller blødninger.
Bruk mus for å finne ut litt mer
Ofte i medisinsk forskning, kan funn som synes å være sanne i laboratoriet ikke gjengis eller verifiseres når det gjelder, i et ekte, levende pustende menneske - eller en mus til å begynne med. For å forsøke å få innsikt i hvordan strålingseksponering kan se ut i et levende vesen, transplanterte teamet hos Wake Forest de GCR-bestrålte HSCs i mus.
Musene fortsatte å utvikle T-celle akutt lymfoblastisk leukemi . Laget beskrev dette som den første demonstrasjonen om at dyp romstråling kan øke leukemi-risikoen hos mennesker.
T-celle akutte lymfoblastiske leukemier (T-ALL) er aggressive blodcancer forårsaket av de ondartede forandringene i cellene som gir opphav til T-celler, eller de hvite blodlegemer kjent som T-lymfocytter. T-ALL står for 10 prosent til 15 prosent av barndommen ALL og 25 prosent av voksen ALL. Pasienter med T-ALL har ofte benmarg som har blitt pakket med umodne T-celle lymfoblaster, samt høye hvite blodlegemer, svulster i brystområdet og hyppig involvering av sentralnervesystemet ved diagnosetidspunktet. Cure priser over 75 prosent hos barn og ca 50 prosent hos voksne har blitt sett med denne sykdommen.
Bottom Line From Mouse Study
Undersøkernes funn tillot dem å konkludere at to forskjellige effekter av stråling kan ha vært på jobb i fremveksten av leukemi. For det første fant de genetiske skader på HSCs kunne direkte føre til utvikling av leukemi. For det andre svekket strålingen også HSCs evne til å lage nye T- og B-celler, som begge er hvite blodlegemer som kan være involvert i å bekjempe utenlandske inntrengere som bakterier, men også tumorceller. Så, ikke bare har du de genetiske endringene i stamceller som kan føre til leukemi, men du har også et nedsatt immunsystem i forhold til evnen til å eliminere ondartede celler som oppstår fra strålingsinducerte mutasjoner.
> Kilder
> Dachev T, Horneck G, Häder DP, et al. Tidsprofil for kosmisk strålingseksponering under EXPOSE-E-oppdraget: R3DE-instrumentet. Astrobiologi . 2012; 12 (5): 403-411.
> Van Vlierberghe P, Ferrando A. Det molekylære grunnlaget for T-celle akutt lymfoblastisk leukemi. J Clin Invest . 2012; 122 (10): 3398-3406.