El envío de una misión tripulada a Marte requiere más que un potente lanzamiento de cohetes. Trabajo de preparación también incluye aprender un vuelo espacial de tres años podría afectar al cuerpo humano. Con fondos de la National Aeronautics and Space Administration (NASA), los investigadores del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa y sus colegas están utilizando las células madre humanas para medir los efectos de la radiación del espacio profundo.
Utilizando ratones trasplantados con células madre humanas, el equipo de investigación ha demostrado por primera vez que la radiación que se encontra en el espacio profundo puede aumentar el riesgo de leucemia en los seres humanos.
“Nuestros resultados son preocupantes porque muestran que la exposición a la radiación podría aumentar el riesgo de leucemia en dos formas,” dijo Christopher Porada, Ph.D., profesor asociado de Medicina Regenerativa y el Investigador Principal (PI) en el 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 perjudiciales.
“Es gratificante usar nuestra experiencia en las células madre para ayudar a la NASA a evaluar los posibles riesgos para la salud de los viajes espaciales y es de esperar el desarrollo de estrategias para hacer frente a ellos”, dijo Porada.
La exposición a la radiación se cree que es uno de los aspectos más peligrosos de viajar a Marte, según la NASA. La distancia media al planeta rojo es de 140 millones de millas, y una ida y vuelta podría llevar tres años.
El objetivo del estudio, publicado en la revista Leukemia, fue evaluar los efectos directos de las partículas energéticas solares simuladas (SEP) y de rayos cósmicos (GCR) la radiación galáctica en las células madre hematopoyéticas humanas (HSC). Estas células madre comprenden menos del 0,1% de la médula ósea de los adultos, pero producen los diversos tipos de células sanguíneas que circulan a través del cuerpo y el trabajo de transportar oxígeno, combatir las infecciones y eliminar las células malignas que surgen.
Para el estudio, se emplearon las HSC de donantes humanos sanos de edad típica de un astronauta (30-55 años) y fueron expuestas a dosis relevantes de protones e iones de hierro – el mismo tipo de radiación al la que los astronautas podrían estar expuestos a en el espacio profundo en una misión a Marte- en el Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA en el Laboratorio Nacional de Brookhaven. Los investigadores del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa, luego realizaron estudios de laboratorio en animales para definir el impacto de la exposición.
Se encontró que estos niveles de exposición que simulaban la radiación del espacio profundo pueden afectar drásticamente la salud y la función del CMH. “La exposición a radiación en estos niveles era altamente perjudicial para la función HSC, lo que reduce su capacidad de producir casi todos los tipos de células de la sangre, a menudo en un 60-80 por ciento”, dijo Porada. “Esto podría traducirse en un sistema inmunológico debilitado y la anemia durante misiones prolongadas en el espacio profundo.”
Estudios previos realizados por otros investigadores ya habían demostrado que la exposición a altas dosis de radiación terrestre, como la de los rayos X, puede tener efectos perjudiciales (incluso mortales) sobre la capacidad del cuerpo para producir glóbulos, y puede aumentar significativamente la probabilidad de tipos de cáncer, especialmente leucemias. Sin embargo, este estudio fue el primero en mostrar un efecto perjudicial de dosis bajas pero relevantes en una misión, de la radiación espacial.
El presente estudio es significativo porque demuestra que las células son afectadas por la radiación a nivel de las células madre. Esto causó mutaciones en genes involucrados en el proceso hematopoyético, y reduce drásticamente la capacidad de HSCs para dar lugar a células maduras de sangre.
El siguiente paso fue evaluar cómo las células funcionarían en el cuerpo. Los ratones fueron trasplantados con células madre hematopoyéticas humanas irradiadas con GCR, esencialmente “humanizando” a los animales. Los ratones desarrollaron lo que parece ser d células T de leucemia linfoblástica aguda – la primera demostración de que la exposición a la radiación espacial puede aumentar el riesgo de leucemia en seres humanos.
“Nuestros resultados muestran que la exposición a la radiación en el espacio profundo, potencialmente podría aumentar el riesgo de leucemia en dos maneras”, dijo Porada. “Hemos encontrado que el daño genético a las CMH condujo directamente a la leucemia. En segundo lugar, la radiación también alteró la capacidad de las células madre hematopoyéticas para generar células T y B, tipos de células blancas de la sangre que participan en la lucha contra “invasores” extraños, como infecciones o células tumorales. Esto puede reducir la capacidad del sistema inmune del astronauta para eliminar células malignas que surgen como resultado de mutaciones inducidas por la radiación “.
Porada dijo que los hallazgos son particularmente preocupantes dado a los trabajos anteriores que muestran 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 las misiones de corta duración en órbita terrestre baja, donde están protegidos en gran parte de la radiación cósmica. Tomados en conjunto, los resultados indican que la exposición combinada a la microgravedad y la radiación SEP / GCR que ocurrirían durante misiones prolongadas en el espacio profundo, por ejemplo a Marte, podrían potencialmente exacerbar el riesgo de la disfunción inmune y el cáncer.
El Programa de Investigación Humana de la NASA está explorando no sólo los efectos de la radiación, sino también los de las condiciones de microgravedad, el aislamiento y el confinamiento, los ambientes hostiles y cerrados, y la distancia de la Tierra. El objetivo último de la investigación es realizar misiones espaciales de la forma más segura posible.
Los coautores son: Graça Almeida-Porada, MD, Ph.D .; Christopher Rodman; Sunil George, Ph.D .; Juan Luna; Shay Soker, Ph., D .; Timoteo Pardee, MD, Ph.D .; Michael Beaty, MD; Satria P. Sajuthi, Ph.D .; Carl D. Langefeld, Ph.D .; y Stephen J. Walker, Ph.D., de Wake Forest Bautista; Peter Guida, Ph.D., Laboratorio Nacional de Brookhaven; y Paul F. Wilson, Ph.D., Laboratorio Nacional de Brookhaven y la Univ. de California Davis Comprehensive Cancer Center.
Fuente del artículo: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine. Artrículo original: “Research Uncovers Potential Health Risks of Travel to Mars“.
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