Werden die Mars Mission Astronauten auf ihrer Reise zum Roten Planeten an Leukämie erkranken? Es klingt vielleicht wie eine seltsame Frage, aber NASA-finanzierte Studien beschäftigen sich mit allen möglichen Dingen, um sich auf einen weiteren großen Sprung für die Menschheit vorzubereiten – einen bemannten Mars-Trip. Die Reise mit einer Mannschaft von Menschen kann schon in den 2030er Jahren beginnen. Es gibt verschiedene Phasen dieses bedeutsamen Projekts, und die Planung und Forschung hat bereits begonnen.
Sie können alle Pläne, einschließlich der drei verschiedenen Phasen der Exploration, auf der NASA-Website "Journey to Mars Overview" einsehen.
Die bemannte Marsmission birgt viele Gefahren, von denen einige bekannt sind und einige vielleicht unbekannt sind. Ein Problem für zukünftige Reisende ist die Auswirkung der Weltraumstrahlung auf die menschliche Gesundheit. In einer neuen NASA-finanzierten Studie haben Forscher herausgefunden, dass die Weltraumstrahlung das Risiko von Leukämie bei Astronauten erhöhen kann, verursacht durch Veränderungen an lebenswichtigen Stammzellen im Knochenmark, die alle neuen Blutzellen im Körper entstehen lassen.
Strahlung aus Röntgenstrahlen und CT-Scans
Die Strahlenexposition birgt das Potenzial, Schaden anzurichten. Es gibt ionisierende Strahlung und nichtionisierende Strahlung.
Während nicht-ionisierende Strahlung, wie die UV-Strahlung der Sonne, schädlich sein kann, können Sie sich in der Regel vor dieser Art von Strahlung schützen. Ionisierende Strahlung ist schwieriger zu vermeiden. Ionisierende Strahlung kann sich durch Stoffe bewegen und die Ladung der Atome im umgebenden Material verändern.
Die mit der ionisierenden Strahlung im Weltraum verbundenen Teilchen stammen von eingefangenen Strahlungsgürtelteilchen (Van Allen Belts), kosmischen Strahlen und Sonneneruptionspartikeln.
Im Fall von Bestrahlung zur Behandlung von Krebs werden die Vorteile der therapeutischen ionisierenden Strahlung (Absterben der Krebszellen) gegen die Risiken einer solchen Exposition abgewogen, wie etwa kurz- und langfristige Komplikationen, einschließlich der Entstehung eines neuen Malignoms Jahre später. Ebenso wird die Strahlenexposition bei Röntgenaufnahmen und CT-Scans nicht vernachlässigt, da die kumulative und unnötige Exposition gegenüber medizinischer und diagnostischer Strahlung auch das lebenslange Malignitätsrisiko einer Person erhöhen kann. Strahlung von galaktischen kosmischen Strahlen
Strahlung ist im Wesentlichen wandernde Energie, und galaktische kosmische Strahlung (GCR) sind eine Form der Strahlung, die von großem Interesse ist, da sie sich auf die Raumfahrt bezieht. GCRs kommen hauptsächlich von außerhalb unseres Sonnensystems, aber generell von unserer Milchstraße. GCR sind im Wesentlichen schwere, hochenergetische Ionen von Elementen, bei denen alle ihre Elektronen weggenommen wurden, während sie die Galaxie mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durchquerten.
Die Strahlung des Weltraums ist anders als die, die wir auf der Erdoberfläche – oder sogar in einer niedrigen Erdumlaufbahn – wahrnehmen, weil es dort viel mehr "Verkehr" hochenergetischer galaktischer kosmischer Strahlung gibt, zusätzlich zur Strahlung von Sonnenereignissen und von den Strahlungsgürteln, die näher zu Hause sind. Die Erde hat Strahlungsgürtel namens Van-Allen-Gürtel, die sich etwa 1.000 bis 60.000 Kilometer über die Oberfläche erstrecken.
Das Magnetfeld der Erde lenkt die Strahlung ab und schützt die Erdatmosphäre vor Zerstörung, aber eine Marsmission erfordert Weltraumreisen. Außerdem hat der Mars vor Milliarden von Jahren sein magnetisches Feld verloren, und für Menschen, die schließlich den Roten Planeten betreten, wird es keinen Schutz mehr geben, der auf sie wartet. Die NASA ist sich dieser Gefahren bewusst und arbeitet an möglichen Lösungen. NASA-Wissenschaftler haben sogar die Aussicht auf ein künstliches Magnetfeld um den Mars herum aufgeworfen, um zukünftige Missionen zu schützen. Was könnten galaktische kosmische Strahlen den Menschen antun? Der Einfluss von Strahlung auf den Menschen im Weltraum wird auf verschiedene Arten untersucht, und Wissenschaftler sind nicht nur wegen Leukämien und Malignomen besorgt. Die NASA führt auch Studien durch, die Weltraumspaziergangastronauten untersuchen, wie solche Expositionen Kognition und Verhalten beeinflussen können und wie Gene auf Strahlung reagieren – und insbesondere, welche Gene aktiviert sind und welche Gene durch solche Expositionen ausgeschaltet werden.
Leben auf dem Mars könnte ein erhöhtes Risiko für Leukämie bringen, nach Daten, die von einem Forschungsteam von Wake Forest Baptist Medical Center gesammelt wurden. Die Gruppe untersuchte die möglichen Auswirkungen von Weltraumstrahlung auf humane hämatopoetische Stammzellen (HSZ). Die HSCs sind tatsächlich die gleichen Stammzellen, von denen Sie vielleicht gehört haben, die in einigen Fällen als eine Krebsbehandlung verwendet werden.
Wenn ein Patient hohe Dosen der Chemotherapie geplant hat, um die Krebszellen zu töten, kann die Chemo auch Tribut an Stammzellen nehmen. Aus diesem Grund können Knochenmarktransplantationen oder hämatopoetische Stammzelltransplantationen durchgeführt werden, um die Fähigkeit des Patienten zu erhöhen, einen Neuanfang mit gesunden, neuen blutbildenden Zellen zu erreichen. Dies sind die gleichen blutbildenden Zellen in Ihrem Knochenmark, die alle Ihre neuen Blutzellen produzieren, wie die alten abnutzen. Zu den reifen Zellen im Blut gehören die roten Blutkörperchen, die den Sauerstoff aus Ihren Lungen in den Rest Ihres Körpers transportieren, aber auch die weißen Zellen, die zur Bekämpfung von Infektionen und Malignomen beitragen.
Das Team von Wake Forest nahm diese blutbildenden HSC von gesunden Spendern im Alter zwischen 30 und 55 Jahren und setzte sie simulierter Strahlung und GCRs aus, wie die Strahlen, die Astronauten während einer Marsmission bombardieren sollten. Sie analysierten die Zellen im Labor danach und fanden heraus, dass die Strahlung die Zellen auf der Ebene der Stammzellen beeinflusste, was Mutationen in Genen verursachte, die ihre Fähigkeit beeinflussten, sich zu reifen Blutzellen zu entwickeln. Die Strahlenexposition reduzierte die Fähigkeit der Stammzellen, fast alle Arten von Blutzellen zu produzieren, und ihre Fähigkeit, neue Zellen zu bilden, wurde oft um 60 bis 80 Prozent reduziert, so Christopher Porada, ein leitender Forscher des Projekts.
Was eine solche Reduzierung der Blutzellen für Astronauten bedeuten könnte, wissen viele Blutkrebspatienten bereits – der Rückgang der roten Blutkörperchen kann Anämie mit Symptomen wie Müdigkeit, Schwäche, Kurzatmigkeit und mangelnder Bewegungstoleranz verursachen. Die Reduktion von weißen Blutkörperchen kann die Immunabwehr des Körpers reduzieren und die Anfälligkeit für Infektionen erhöhen. Und die Reduzierung von Blutplättchen kann eine Person anfälliger für Gerinnungs- und Blutungsprobleme machen, mit abnormalen Blutergüssen oder Blutungen.
Mit Hilfe von Mäusen etwas mehr herausfinden
In der medizinischen Forschung können Befunde, die im Labor zu gelten scheinen, nicht reproduziert oder verifiziert werden, wenn es darauf ankommt, bei einem lebenden, lebenden Menschen oder einer Maus. Um zu untersuchen, wie die Strahlenbelastung eines Lebewesens aussehen könnte, transplantierte das Team von Wake Forest die GCR-bestrahlten HSCs in Mäuse.
Die Mäuse entwickelten anschließend T-Zell-akute lymphoblastische Leukämie. Das Team beschrieb dies als die erste Demonstration, dass Weltraumstrahlung das Leukämierisiko beim Menschen erhöhen könnte.
T-Zell-akute lymphoblastische Leukämien (T-ALLs) sind aggressive Blutkrebsarten, die aus malignen Veränderungen in den Zellen, die T-Zellen bilden, oder den weißen Blutzellen, die als T-Lymphozyten bekannt sind, resultieren. T-ALL macht 10 bis 15 Prozent der gesamten ALL der Kindheit und 25 Prozent der erwachsenen ALL aus. Patienten mit T-ALL haben oft Knochenmark, das mit unreifen T-Zell-Lymphoblasten gepackt ist, sowie hohe Leukozytenzahlen, Tumore im Brustbereich und häufige Beteiligung des zentralen Nervensystems zum Zeitpunkt der Diagnose. Heilungsraten über 75 Prozent bei Kindern und etwa 50 Prozent bei Erwachsenen wurden bei dieser Krankheit beobachtet.
Fazit aus der Mausstudie
