L'invio di una missione con equipaggio su Marte richiede non solo un potente veicolo di lancio, ma anche la comprensione di come un volo spaziale di tre anni potrebbe influenzare il corpo umano.
Con i finanziamenti della National Aeronautics and Space Administration (NASA), gli scienziati del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine ei loro colleghi hanno utilizzato cellule staminali umane per determinare gli effetti dell'esposizione alle radiazioni nello spazio profondo.
Il team di ricerca ha dimostrato per la prima volta che le radiazioni dei voli spaziali a lunga distanza possono aumentare il rischio di sviluppare la leucemia negli esseri umani.
"Spero che la nostra esperienza aiuterà la NASA a valutare potenziali rischi e sviluppare strategie per affrontarli", ha detto Christopher Porada, scienziato senior del progetto. Il gruppo sta attualmente testando un integratore alimentare che potrebbe proteggere gli astronauti da questi effetti devastanti.
L'esposizione alle radiazioni è uno degli aspetti più pericolosi del viaggio su Marte, secondo la NASA. La distanza media dal Pianeta Rosso è di circa 200 milioni di chilometri e l'intero viaggio può durare tre anni.
Lo scopo dello studio, pubblicato sulla rivista Leukemia, era valutare gli effetti diretti delle particelle di energia solare (SEP) e dei raggi cosmici galattici (GCR) sulle cellule staminali ematopoietiche umane (HSC). Queste cellule staminali contengono meno dello 0,1% di midollo osseo, ma producono molti tipi di cellule del sangue che circolano in tutto il corpo e sono responsabili del trasporto dell'ossigeno, della lotta alle infezioni e dell'eliminazione delle cellule cancerose.
Per lo studio, le cellule staminali sono state prelevate da donatori sani di età compresa tra astronauti (30-55 anni). Durante l'esperimento, sono stati esposti a protoni e ioni di ferro in dosi caratteristiche dello spazio profondo. Quindi sono stati effettuati studi di laboratorio e sperimentali per determinare gli effetti delle radiazioni.
"Abbiamo scoperto che le radiazioni riducevano la capacità delle HSC di produrre quasi tutti i tipi di cellule del sangue del 60-80%", ha detto Porada. "Questo può portare a un grave indebolimento del sistema immunitario e anemia durante le missioni prolungate nello spazio profondo".
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Nella fase successiva, gli scienziati hanno valutato come funzionerebbero le cellule nel corpo. Cellule HSC umane irradiate sono state trapiantate nei topi, "umanizzando" efficacemente gli animali. Di conseguenza, hanno sviluppato leucemia linfoblastica acuta.
"L'irradiazione può aumentare il rischio di sviluppare la leucemia", ha concluso Porada. "Inoltre, le radiazioni hanno influenzato la capacità delle HSC di generare tipi di globuli bianchi coinvolti nella lotta contro invasori estranei come infezioni o cellule tumorali. Ciò potrebbe ridurre la capacità del sistema immunitario di eliminare le cellule maligne derivanti dalle mutazioni indotte dalle radiazioni".
I risultati sono particolarmente preoccupanti dato il lavoro precedente che mostra che le condizioni di microgravità possono anche indurre cambiamenti evidenti nel sistema immunitario, anche dopo brevi missioni in orbita terrestre bassa, dove gli astronauti sono in gran parte protetti dalle radiazioni, ha detto Porada. Gli effetti combinati di microgravità e radiazioni possono esacerbare il rischio di disfunzione immunitaria e cancro.
Il programma di ricerca umana della NASA è progettato per rendere le missioni spaziali il più sicure possibile. Esplora non solo gli effetti delle radiazioni, ma anche le condizioni di microgravità, l'isolamento e il confinamento in ambienti confinati lontani dalla Terra.
