الإشعاع الفضائي والخلايا الجذعية

يقوم الباحثون في مختبر الإشعاع الفضائي التابع لناسا بتطوير طرق للتعامل مع التعرض للإشعاع الفضائي، الذي يضر بقدرة الجسم على إنتاج خلايا الدم. وتتجلى آثار البحث – أيضًا على المرضى الذين يعانون من أمراض الدم مثل سرطان الدم وفقر الدم

بقلم: آرييل آيزنهاندلر، الجمعية الفلكية الإسرائيلية

في الوقت الذي تستغرقه لقراءة هذه الجملة، ستموت أكثر من 10 ملايين خلية دم حمراء في جسمك. لا تشدد؛ وهذا أمر طبيعي، وتنتج الخلايا الجذعية في نخاع العظم بانتظام ما يكفي من الخلايا الجديدة لتحل محل تلك التي ماتت والتي تحتضر. ولكن ماذا يحدث إذا توقفت تلك الخلايا المنتجة للدم عن العمل؟ وبدون إمدادات جديدة من خلايا الدم الحمراء والبيضاء، سوف تصاب بسرعة بفقر الدم، وسوف ينهار جهازك المناعي، وبدون علاج طبي سوف تموت.
قد يكون هذا أمرًا مثيرًا للاهتمام والمشكلة الرئيسية لرواد الفضاء الذين يطيرون في رحلات طويلة خارج مدار الأرض. ومن المعروف أن الإشعاع الفضائي يمكن أن يلحق الضرر بخلايا جسم رواد الفضاء. والأمر الأقل شهرة هو التهديد المحدد للخلايا الرئيسية المنتجة للدم.
إن فهم التهديد وتطوير العلاج هو دور آلان جويرتز، الطبيب في جامعة بنسلفانيا، الذي يعمل في قسم أمراض الدم (نظرية الدم) وعلم الأورام (نظرية الأورام وعلاج السرطان للقاصرين). في تجربته، قام بقصف الخلايا الجذعية بتقليد الإشعاع الفضائي لاختبار كيفية تأثر الخلايا. ومن خلال فحص الضرر الجزيئي، واختبار ترشيح الأدوية، "لن يتمكن رواد الفضاء فحسب، بل أيضًا البشر على الأرض الذين يعانون من أمراض واضطرابات الدم مثل سرطان الدم (سرطان الدم) وفقر الدم اللاتنسجي (نقص النمو) من الاستفادة من هذا البحث"، يقول جويرتز.

يتم العمل في مختبر الإشعاع الفضائي التابع لناسا (NSRL - مختبر الإشعاع الفضائي التابع لناسا) في نيويورك. يأخذ هذا المختبر جزيئات عالية السرعة من أحد محطّمات الذرات التابعة لمختبر بروكهافن الوطني في لونغ آيلاند ويوجهها إلى منشأة خاصة للأبحاث البيولوجية. يتكون الإشعاع من بروتونات وأيونات ثقيلة تتحرك بسرعة الضوء تقريبًا، وهو ما يشبه إلى حد كبير الإشعاع الكوني الذي يواجهه رواد الفضاء في الفضاء السحيق.

الخطر: رحلة طويلة إلى الفضاء

امتص رواد فضاء أبولو بعضًا من الإشعاع الكوني في طريقهم إلى القمر، لكنهم لم يعانوا منه كثيرًا، إذ كانت هذه الرحلات قصيرة لا تتجاوز بضعة أيام. وفي المقابل، فإن رواد الفضاء الذين سيسافرون إلى المريخ سيبقون في الفضاء لمدة ستة أشهر على الأقل. يمكن أن يصبح تراكم الأضرار الناجمة عن الإشعاع الكوني أمرًا مهمًا.

لاختبار مدى تأثير الإشعاع الكوني على إمدادات الدم الداخلية لرواد الفضاء، يعرض جورتز للإشعاع أطباق بتري (ملاحظة المحرر: الأطباق المسطحة المستخدمة للاختبارات والتجارب في المختبرات - اخترعها يوليوس ر. بيتري، عالم البكتيريا الألماني الذي عاش في 1921-1825) تحتوي على عينات من الخلايا الجذعية المنتجة للدم. تحتوي كل عينة على ما يقرب من مليون خلية تم جمعها من مجرى الدم للمتبرعين الأصحاء. بعد تعرض الخلايا للإشعاع، يبحث الفريق عن الضرر. هي خيوط الحمض النووي ("بطاقات الذاكرة لإنشاء خلايا جديدة") تتأثر؟ وإذا كان الأمر كذلك، فما مدى خطورة الضرر وما مدى خطورته؟ هل أجزاء آلات الخلية الداخلية الأخرى تالفة؟ بأي شكل؟

لا تخلط بين هذه الخلايا الجذعية والخلايا الجذعية الجنينية المثيرة للجدل: يعمل جويرتز فقط مع الخلايا الجذعية البالغة. تعيش الخلايا الجذعية البالغة في عدة أماكن في جسم كل إنسان، مثل: نخاع العظم، والدماغ، والجلد، والأمعاء. على عكس معظم الخلايا في الجسم، لا يتعين على الخلايا الجذعية أن تعمل كنوع واحد من الخلايا، مثل خلية القلب أو خلية الكلى. وبدلا من ذلك، لديها القدرة على أن تصبح أي نوع من الخلايا - وهي ميزة تسمى "تعدد القدرات" أو "تعدد القدرات".

إمدادات ثابتة من الخلايا

تنتج الخلايا الجذعية الموجودة في نخاع العظم، والتي تسمى الخلايا "السلفية المكونة للدم"، إمدادًا مستمرًا من الخلايا التي يمكن أن تصبح: الصفائح الدموية، والخلايا الليمفاوية (الخلايا الليمفاوية)، والخلايا المحببة (نوع من خلايا الدم البيضاء)، وخلايا الدم الحمراء (خلايا الدم الحمراء) ) و آحرون. وبهذه الطريقة تكون الخلايا الجذعية مصدرًا للخلايا البديلة الطازجة التي تحل محل الخلايا القديمة البالية.

بالإضافة إلى تقييم الأضرار الإشعاعية التي لحقت بالخلايا الأولية المكونة للدم، تخطط مجموعة جويرتز لاختبار "تدابير مضادة" شبيهة بالأدوية يمكن أن تساعد رواد الفضاء على تحمل التعرض للإشعاع منخفض المستوى. إحدى الأفكار هي إعطاء الخلايا مضادات الأكسدة. معظم تلف الحمض النووي إنه ليس من الإشعاع نفسه، بل من تفاعل كيميائي مع "الجذور الحرة" التي تنشأ عندما يضرب الإشعاع جزيئات أخرى. تبدأ هذه الجذور الحرة المتجولة في أكسدة الحمض النووي. وبذلك يسببون له الأذى. تنظيف هذه الجذور الحرة بمواد مضادة للأكسدة، على شكل حبوب، يمكن أن يبطئ أو يوقف الضرر.

هناك نهج آخر يفكر فيه الباحثون وهو زيادة قوة النظام الطبيعي في الخلايا البشرية الذي يعمل على إصلاح الحمض النووي؛ في الحالة الطبيعية، تحتوي الخلايا على العشرات من إنزيمات الإصلاح الفريدة، والتي تعمل بانتظام على طول جزيئات الحمض النووي. الخيطية والطويلة، تحقق من الأضرار وأصلحها. يقول جويرتز: "نأمل أن نجد طريقة لتحفيز آلية الإصلاح الطبيعية". "من الصعب التغلب على ملايين السنين من التطور لاختيار ما ينجح ويعمل بشكل جيد."

هل ستساعد هذه الإجراءات المضادة في حماية عينات الخلايا المستنبتة؟ ويقول جويرتز إن فريقه يجب أن يحقق نتائج بحلول نهاية العام. إذا نجحوا، فلن يضطر رواد الفضاء الذين هم في طريقهم إلى المريخ إلى القلق بشأن جفاف "ينابيع" خلايا الدم الداخلية الجديدة.
للحصول على معلومات على موقع ناسا