دراسة إشعاعية تفحص مخاطر اللوكيميا من رحلة إلى المريخ

الأشعة الكونية المجرية — فقط بعض تحديات مهمة المريخ

هل سيقوم رواد فضاء المريخ بتطوير سرطان الدم من رحلتهم إلى الكوكب الأحمر؟ قد يبدو الأمر وكأنه سؤال غريب ، ولكن الدراسات التي تمولها ناسا تبحث في كل أنواع الأشياء استعدادًا لما قد يكون قفزة عملاقة أخرى للبشرية - رحلة مأهولة إلى المريخ. قد تبدأ الرحلة مع طاقم من البشر في أقرب وقت في 2030s. هناك مراحل مختلفة من هذا المشروع المهم ، وقد بدأ التخطيط والبحث بالفعل.

يمكنك عرض جميع الخطط ، بما في ذلك المراحل الثلاث المختلفة للاستكشاف ، في موقع "رحلة إلى المريخ" الخاص بوكالة ناسا.

تأتي البعثة المأهولة إلى المريخ مع العديد من المخاطر ، بعضها معروف وبعضها غير معروف. أحد المخاوف بالنسبة للمسافرين في المستقبل هو تأثير الإشعاع في الفضاء البعيد على صحة الإنسان. في دراسة جديدة تمولها وكالة ناسا ، وجد الباحثون أن الإشعاع في الفضاء السحيق قد يزيد من خطر الإصابة بسرطان الدم في رواد الفضاء ، والذي يحدث نتيجة للتغيرات التي تطرأ على الخلايا الجذعية الحيوية في نخاع العظم والتي تؤدي إلى ظهور جميع خلايا الدم الجديدة في الجسم.

الإشعاع من الأشعة السينية والأشعة المقطعية

التعرض الإشعاعي يحمل في طياته القدرة على إلحاق الضرر . هناك إشعاع مؤين وإشعاع غير مؤين.

في حين أن الأشعة غير المؤينة ، مثل الأشعة فوق البنفسجية من الشمس ، يمكن أن تكون ضارة ، يمكنك عادة حماية نفسك من هذا النوع من الإشعاع بسهولة. من الصعب تجنب الإشعاع المؤين. يمكن أن ينتقل الإشعاع المؤين عبر المواد ويغير شحن الذرات في المادة المحيطة.

تأتي الجسيمات المرتبطة بالأشعة المؤينة في الفضاء من جسيمات حزام الإشعاع المحتبسة (Van Allen Belts) ، والأشعة الكونية ، وجسيمات التوهج الشمسي.

في حالة الإشعاع المستخدم لعلاج السرطان ، يتم تقييم فوائد الإشعاعات المؤينة العلاجية (قتل الخلايا السرطانية) ضد المخاطر الناتجة عن التعرض ، مثل المضاعفات القصيرة والطويلة الأجل ، بما في ذلك ظهور خباثة جديدة بعد ذلك بسنوات.

وبالمثل ، فإن التعرض للإشعاع في الأشعة السينية والتصوير المقطعي المحوسب لا يؤخذ على محمل الجد ، حيث أن التعرض التراكمي وغير الضروري للإشعاع الطبي والتشخيصي يمكن أن يضيف أيضا إلى خطر إصابة الشخص بالخباش مدى الحياة.

الإشعاع من الأشعة الكونية المجرية

إن الإشعاع هو طاقة تسير في الأساس ، والأشعة الكونية المجرية (GCRs) هي أحد أشكال الإشعاع التي تحظى باهتمام كبير من حيث صلتها بالسفر في الفضاء. تأتي معظم GCR من خارج نظامنا الشمسي ، ولكن بشكل عام من داخل مجرتنا درب التبانة. GCR هي عبارة عن أيونات ثقيلة وعالية الطاقة من العناصر التي أخذت كل إلكتروناتها في أثناء اجتيازها للمجرة بسرعة تقارب سرعة الضوء.

يختلف إشعاع الفضاء السحيق عما نعيشه على سطح الأرض - أو حتى في مدار الأرض المنخفض - لأن هناك "حركة" أكثر بكثير من الأشعة الكونية المجرية عالية الطاقة هناك ، بالإضافة إلى الإشعاع الناتج عن الأحداث الشمسية ومن الأحزمة الإشعاعية الأقرب إلى المنزل. تحتوي الأرض على أحزمة إشعاعية تسمى أحزمة فان ألين التي تمتد من 1000 إلى 60،000 كيلومتر فوق السطح.

يحول الحقل المغنطيسي للأرض الإشعاع ويحمي الغلاف الجوي للأرض من الدمار ، لكن مهمة المريخ تتطلب رحلة فضائية عميقة.

والأكثر من ذلك ، فقد المريخ مجاله المغنطيسي منذ مليارات السنين ، لذلك بالنسبة للبشر الذين يضعون أقدامهم في نهاية المطاف على الكوكب الأحمر ، لن تكون هناك حماية كهذه تنتظرهم. ناسا تدرك جيدا هذه المخاطر وتعمل على الحلول الممكنة. حتى أن علماء ناسا أثاروا إمكانية إنشاء حقل مغناطيسي اصطناعي حول المريخ لحماية المهمات المستقبلية.

ما الذي يمكن أن تفعله الأشعة الكونية المجرية للبشر؟

ويجري فحص تأثير الإشعاع على البشر في الفضاء في عدد من الطرق المختلفة ، وليس فقط سرطان الدم والأورام الخبيثة التي يشعر العلماء بالقلق بشأنها. كما تجري ناسا دراسات تبحث في رواد الفضاء ، وكيف يمكن أن يؤثر هذا التعرض على الإدراك والسلوك ، وكيف تستجيب الجينات للإشعاع - وعلى وجه التحديد ، أي الجينات يتم تشغيلها والجينات التي يتم إيقاف تشغيلها من قبل مثل هذه التعرضات.

يمكن للحياة على المريخ أن تزيد من خطر الإصابة بسرطان الدم ، وفقا للبيانات التي جمعها فريق بحث من مركز ويك فورست المعمداني الطبي. فحصت المجموعة التأثيرات المحتملة لإشعاعات الفضاء السحيقة تحديدًا على الخلايا الجذعية المكونة للدم البشرية (HSCs). إن الـ HSCs هي في الواقع نفس الخلايا الجذعية التي سمعت عنها والتي تستخدم لعلاج السرطان في بعض الحالات.

عندما يكون لدى المريض جرعات عالية من العلاج الكيميائي المزمع قتل الخلايا السرطانية ، يمكن للعلاج الكيماوي أيضًا أن يؤثر على الخلايا الجذعية. ولهذا السبب ، يمكن إجراء عمليات زرع نخاع العظم ، أو زرع الخلايا الجذعية المكونة للدم ، لتعزيز قدرة المريض على الحصول على بداية جديدة مع خلايا دموية جديدة صحية. هذه هي نفس الخلايا المكونة للدم في النخاع العظمي الذي ينتج كل خلايا الدم الجديدة الخاصة بك بينما تتآكل الخلايا القديمة. تحتوي الخلايا الناضجة في الدم على الخلايا الحمراء التي تنقل الأكسجين من رئتيك إلى باقي الجسم ، وكذلك الخلايا البيضاء التي تساعد على مكافحة العدوى والأورام الخبيثة.

أخذ الفريق في ويك فورست هذه HSCs المكونة للدم من المتبرعين الأصحاء الذين تتراوح أعمارهم بين 30 و 55 وعرضهم للإشعاع محاكاة و GCRs مثل الأشعة المتوقعة لقصف رواد الفضاء خلال مهمة المريخ. قاموا بتحليل الخلايا في المختبر بعد ذلك ووجدوا أن الإشعاع يؤثر على الخلايا على مستوى الخلايا الجذعية ، مما يسبب في حدوث طفرات في الجينات التي تؤثر على قدرتها على التطور إلى خلايا دم ناضجة. أدى التعرض للإشعاع إلى تقليل قدرة الخلايا الجذعية على إنتاج جميع أنواع خلايا الدم تقريبًا ، كما أن قدرتها على صنع خلايا جديدة قد انخفضت بنسبة تصل إلى 60 إلى 80 بالمائة ، وفقًا لكريستوفر بورادا ، وهو باحث كبير في المشروع.

إن ما قد يعنيه هذا الانخفاض في خلايا الدم بالنسبة لرواد الفضاء هو شيء يعرفه الكثيرون من مرضى سرطان الدم - يمكن أن يتسبب انخفاض خلايا الدم الحمراء في الإصابة بفقر الدم ، مع وجود أعراض مثل التعب والضعف وضيق التنفس وتدني ممارسة التمارين الرياضية. يمكن أن يقلل الحد من خلايا الدم البيضاء من دفاعات الجسم المناعية ، مما يزيد من قابلية العدوى. ويمكن أن يؤدي انخفاض الصفائح الدموية إلى جعل الشخص أكثر عرضة لمشاكل التخثر والنزيف ، مع وجود كدمات أو نزيف غير طبيعي.

استخدام الفئران لمعرفة المزيد

في كثير من الأحيان في البحوث الطبية ، لا يمكن إعادة إنتاج أو التحقق من النتائج التي يبدو أنها صحيحة في المختبر عندما تكون مهمة ، في كائن حيوي حقيقي ، أو أن نبدأ بالماوس. في محاولة لاكتساب نظرة ثاقبة على كيفية ظهور التعرض للإشعاع في كائن حي ، قام فريق Wake Forest بنقل الخلايا السرطانية المشعَّة GCR إلى الفئران.

ذهبت الفئران لتطوير خلية سرطان الدم الليمفاوي الحاد T- الخلية . وصف الفريق هذا بأنه أول دليل على أن إشعاع الفضاء السحيق قد يزيد من خطر الإصابة بسرطان الدم لدى البشر.

ابيضاض الدم الليمفاوي الحاد T-cell (T-ALLs) هي سرطانات دموية عدوانية ناتجة عن التغيرات الخبيثة في الخلايا التي تؤدي إلى خلايا T ، أو خلايا الدم البيضاء المعروفة باسم T-lymphocytes. حسابات T-ALL 10 في المائة إلى 15 في المائة من الطفولة ALL و 25 في المائة من الكبار ALL. غالبًا ما يكون لدى المرضى الذين يعانون من T-ALL نخاع عظمي أصبح معبأًا بالخلايا اللمفاوية غير الناضجة للخلية التائية ، بالإضافة إلى ارتفاع عدد خلايا الدم البيضاء ، والأورام في منطقة الصدر ، والمشاركة المتكررة للجهاز العصبي المركزي في وقت التشخيص. شُفي من هذا المرض أكثر من 75 في المائة من الأطفال ونحو 50 في المائة من البالغين.

الخط السفلي من دراسة الماوس

سمحت نتائج المحققين لهم بأن يخلصوا إلى أن تأثيرين مختلفين للإشعاع ربما كانا يعملان في ظهور اللوكيميا. أولا ، وجدوا الضرر الجيني ل HSCs يمكن أن يؤدي مباشرة إلى تطوير سرطان الدم. ثانياً ، أدى الإشعاع أيضاً إلى إضعاف قدرة الخلايا الجذعية السرطانية على إنتاج خلايا T و B جديدة ، وكلاهما من خلايا الدم البيضاء التي يمكن أن تشارك في مكافحة الغزاة الأجانب مثل البكتيريا ، ولكن أيضًا الخلايا السرطانية. لذا ، ليس فقط لديك التغييرات الجينية في الخلايا الجذعية التي يمكن أن تؤدي إلى سرطان الدم ، ولكن لديك أيضًا نظام مناعي ضعيف فيما يتعلق بقدرته على القضاء على الخلايا الخبيثة التي تنشأ من الطفرات التي يسببها الإشعاع.

> المصادر

> Dachev T، Horneck G، Häder DP et et. ملف تعريف التعرض الكوني للإشعاع أثناء مهمة EXPOSE-E: أداة R3DE. علم الأحياء الفضائي . 2012؛ 12 (5): 403-411.

> Van Vlierberghe P، Ferrando A. The molecular basis of T cell lymphoblastic leukemia. جى كلين إنفست . 2012؛ 122 (10): 3398-3406.