Rayos cósmicos galácticos: algunos de los desafíos de la misión de Marte
¿Los astronautas de la Misión de Marte desarrollarán leucemia en su viaje al Planeta Rojo? Puede sonar como una pregunta extraña, pero los estudios financiados por la NASA están investigando todo tipo de cosas en preparación para lo que podría ser otro gran salto para la humanidad: un viaje tripulado al Marte. El viaje con una tripulación de seres humanos puede comenzar tan pronto como en la década de 2030. Hay diferentes fases de este proyecto trascendental, y la planificación y la investigación ya han comenzado.
Puede ver todos los planos, incluidas las tres fases diferentes de exploración, en el sitio "Descripción general de Journey to Mars" de la NASA.
La misión tripulada a Marte viene con muchos peligros, algunos conocidos y otros quizás desconocidos. Una de las preocupaciones para los viajeros futuros es el impacto de la radiación del espacio profundo en la salud humana. En un nuevo estudio financiado por la NASA, los investigadores descubrieron que la radiación en el espacio profundo puede aumentar el riesgo de leucemia en los astronautas, provocada por cambios en las células madre vitales en la médula ósea que originan todas las células sanguíneas nuevas en el cuerpo.
Radiación de rayos X y tomografías computarizadas
La exposición a la radiación conlleva el potencial de causar daño . Hay radiación ionizante y radiación no ionizante.
Si bien la radiación no ionizante, como los rayos ultravioleta del sol, puede ser dañina, generalmente puede protegerse de este tipo de radiación con bastante facilidad. La radiación ionizante es más difícil de evitar. La radiación ionizante puede moverse a través de sustancias y cambiar la carga de los átomos en el material circundante.
Las partículas asociadas con la radiación ionizante en el espacio provienen de partículas atrapadas del cinturón de radiación (cinturones de Van Allen), rayos cósmicos y partículas de destello solar.
En el caso de la radiación utilizada para tratar el cáncer, los beneficios de la radiación ionizante terapéutica (que mata las células cancerosas) se comparan con los riesgos de dicha exposición, como complicaciones a corto y largo plazo, incluida la aparición de una nueva malignidad años más tarde.
Del mismo modo, la exposición a la radiación en los rayos X y las tomografías no se toma a la ligera, ya que las exposiciones acumulativas e innecesarias a la radiación médica y de diagnóstico también pueden aumentar el riesgo de una persona de padecer malignidad .
Radiación de los rayos cósmicos galácticos
La radiación es básicamente energía que viaja, y los rayos cósmicos galácticos (GCR) son una forma de radiación que es de gran interés ya que se relaciona con el viaje espacial. Los GCR en su mayoría provienen de fuera de nuestro sistema solar, pero generalmente desde dentro de nuestra Vía Láctea. Los GCR son esencialmente iones pesados y de alta energía de elementos a los que se les han quitado todos sus electrones mientras atravesaban la galaxia casi a la velocidad de la luz.
La radiación del espacio profundo es diferente de la que experimentamos en la superficie de la Tierra, o incluso en órbita baja de la Tierra, porque hay mucho más "tráfico" de rayos cósmicos galácticos de alta energía, además de la radiación de eventos solares y de los cinturones de radiación que están más cerca de casa. La Tierra tiene cinturones de radiación llamados cinturones de Van Allen que se extienden de 1.000 a 60.000 kilómetros sobre la superficie.
El campo magnético de la Tierra desvía la radiación y protege la atmósfera de la Tierra de la destrucción, pero una misión a Marte requiere un viaje espacial profundo.
Lo que es más, Marte perdió su campo magnético hace miles de millones de años, por lo que para los humanos que finalmente pongan un pie en el Planeta Rojo, no habrá tal protección esperándolos. La NASA es muy consciente de estos peligros y está trabajando en posibles soluciones. Científicos de la NASA incluso han planteado la posibilidad de crear un campo magnético artificial alrededor de Marte para proteger futuras misiones.
¿Qué pueden hacer los rayos cósmicos galácticos a los humanos?
El impacto de la radiación en los seres humanos en el espacio se está examinando de diferentes maneras, y los científicos no están preocupados solo por la leucemia y la malignidad. La NASA también está llevando a cabo estudios sobre astronautas de caminata espacial, cómo tales exposiciones pueden afectar la cognición y el comportamiento, y cómo los genes responden a la radiación, y específicamente, qué genes se activan y qué genes se desactivan con tales exposiciones.
La vida en Marte podría traer un mayor riesgo de leucemia, según los datos recopilados por un equipo de investigación del Wake Forest Baptist Medical Center. El grupo investigó los impactos potenciales de la radiación del espacio profundo específicamente en las células madre hematopoyéticas humanas (HSC). Las HSCs son en realidad las mismas células madre de las que posiblemente haya escuchado que se utilizan como tratamiento para el cáncer en algunos casos.
Cuando un paciente tiene altas dosis de quimioterapia planeadas para matar las células cancerosas, la quimioterapia también puede pasar factura a las células madre. Debido a esto, se pueden realizar trasplantes de médula ósea o trasplantes de células madre hematopoyéticas para aumentar la capacidad del paciente para comenzar de nuevo con células sanas nuevas formadoras de sangre. Estas son las mismas células productoras de sangre en su médula ósea que producen todas sus células sanguíneas nuevas a medida que las viejas se desgastan. Las células maduras en la sangre incluyen los glóbulos rojos que transportan el oxígeno de los pulmones al resto del cuerpo, pero también los glóbulos blancos que ayudan a combatir las infecciones y la malignidad.
El equipo de Wake Forest tomó estos HSC formadores de sangre de donantes sanos de entre 30 y 55 años y los expuso a radiaciones simuladas y GCR como los rayos que se espera que bombardearán a los astronautas durante una misión a Marte. Luego analizaron las células en el laboratorio y descubrieron que la radiación afectaba a las células en el nivel de las células madre, causando mutaciones en los genes que afectaban su capacidad de convertirse en células sanguíneas maduras. La exposición a la radiación redujo la capacidad de las células madre para producir casi todos los tipos de células sanguíneas, y su capacidad para fabricar nuevas células a menudo se redujo en hasta 60 a 80 por ciento, según Christopher Porada, un investigador principal del proyecto.
Lo que tal reducción en las células sanguíneas podría significar para los astronautas es algo que muchos pacientes con cáncer sanguíneo ya saben: la disminución de los glóbulos rojos puede causar anemia , con síntomas como cansancio, debilidad, dificultad para respirar y poca tolerancia al ejercicio. La reducción de glóbulos blancos puede reducir las defensas inmunológicas del cuerpo, aumentando la susceptibilidad a la infección. Y la reducción en las plaquetas puede hacer que una persona sea más propensa a los problemas de coagulación y sangrado, con moretones o sangrado anormales.
Usar ratones para averiguar un poco más
A menudo, en la investigación médica, los hallazgos que parecen ser ciertos en el laboratorio no se pueden reproducir ni verificar cuando es importante, en un ser humano que respira en la vida real, o un ratón para empezar. Para tratar de obtener una idea de cómo se vería la exposición a la radiación en un ser vivo, el equipo de Wake Forest trasplantó las células HSC irradiadas con GCR en ratones.
Los ratones pasaron a desarrollar leucemia linfoblástica aguda de células T. El equipo describió esto como la primera demostración de que la radiación en el espacio profundo puede aumentar el riesgo de leucemia en humanos.
Las leucemias linfoblásticas agudas de células T (LLA-T) son cánceres de sangre agresivos que resultan de los cambios malignos en las células que dan lugar a las células T o los glóbulos blancos conocidos como linfocitos T. T-ALL representa del 10 al 15 por ciento de la ALL infantil y el 25 por ciento de la ALL del adulto. Los pacientes con LLA-T a menudo tienen médula ósea que se ha llenado de linfoblastos de células T inmaduras, así como altos recuentos de glóbulos blancos, tumores en el área del tórax y afectación frecuente del sistema nervioso central en el momento del diagnóstico. Se han observado tasas de curación superiores al 75 por ciento en niños y alrededor del 50 por ciento en adultos con esta enfermedad.
Línea inferior del estudio del ratón
Los hallazgos de los investigadores les permitieron concluir que dos efectos diferentes de la radiación podrían haber estado operando en la aparición de la leucemia. En primer lugar, encontraron que el daño genético a las HSC podría conducir directamente al desarrollo de leucemia. En segundo lugar, la radiación también altera la capacidad de las células madre HSC para producir nuevas células T y B, que son glóbulos blancos que pueden participar en la lucha contra los invasores externos, como las bacterias, pero también las células tumorales. Por lo tanto, no solo tiene los cambios genéticos en las células madre que pueden conducir a la leucemia, sino que también tiene un sistema inmunitario deteriorado en cuanto a su capacidad para eliminar las células malignas que surgen de las mutaciones inducidas por la radiación.
> Fuentes
> Dachev T, Horneck G, Häder DP, y col. Perfil de tiempo de la exposición a la radiación cósmica durante la misión EXPOSE-E: el instrumento R3DE. Astrobiología . 2012; 12 (5): 403-411.
> Van Vlierberghe P, Ferrando A. La base molecular de la leucemia linfoblástica aguda de células T. J Clin Invest . 2012; 122 (10): 3398-3406.