Amerikanske forskere har kommet til at klassiske modeller for å vurdere onkogenisiteten til galaktiske kosmiske stråler undervurderer deres stokastiske effekter ved lange eksponeringstider.
Bemannede romoppdrag utgjør en høy risiko for mannskapets helse. Dermed kan mikrogravitet svekke synet, og kosmiske stråler kan provosere kreft. Med avstand fra lav jordbane og strålingsbeltet, for eksempel som en del av koloniseringen av Mars, vil strålingsenergien og som en konsekvens sannsynligvis øke strålingsyken. Samtidig sørger slike programmer ikke for kortvarig implementering: en gruppe kosmonauter vil trenge mer enn 900 dager for å studere den røde planeten. Derfor leter forskere etter muligheter for å forutsi effektene som galaktiske kosmiske stråler kan ha på menneskekroppen.
Vurderingen av en slik risiko er forbundet med en rekke begrensninger. For det første er det uklart hvordan virkningene av stråling i rommet er relatert til sammensetningen av strålingen. Spesielt er effekten på levende organismer og den lineære overføringen av tunge ioner med lav energi, men høy intensitet - heliumpartikler, protoner og deltaelektroner - fortsatt utilstrekkelig undersøkt. For det andre er de eksisterende modellene, inkludert NASA, designet for å avsløre de direkte effektene av stråling. De tillater å forutsi et deterministisk resultat assosiert med en spesifikk doseterskel. Stokastiske effekter er mindre beskrivende, selv om de kan vises selv etter flere år.
I det nye arbeidet har spesialister fra University of Nevada bygget den første strukturelle modellen av sporene til galaktiske kosmiske strålingspartikler og deres stokastiske effekter i rammen av spredning av kreftceller. Beregningene var basert på dataene fra forsøk på modellering hos hunnmus av svulster av type B6CF1 av Gardera-kjertelen, som ble utført fra 1985 til 2016. Utformingen av disse eksperimentene tilsvarer de antatte betingelsene for kosmisk stråling: dyrene ble bestrålet samtidig med flere (mer enn fire) typer partikler i lave (opp til 0,2 oppvarmende) doser. For å forutsi spor og vekst av skadet vev ved lave doser, ekstrapolerte forfatterne en NASA-modell.
Det forutsagte antallet celler som er følsomme for deterministiske (TE) og stokastiske (NTE) effekter av kosmiske stråler, avhengig av ladningstallet for partikler per år (med en dybde på fem centimeter fra kroppsoverflaten og bak aluminiumsoverflaten). Røde trekanter tilsvarer antall celler potensielt utsatt for delta-stråler med en dose på mindre enn 0,1 mg / © Francis A. Cucinotta et al., Scientific Reports, 2017
Ved å bruke risikofunksjonen beregnet de dynamikken i patologi under hensyntagen til type og flyt (overføring) av stråling, partikkelladning og kinetisk energi per kroppsvekt. Under eksponeringen ble det tatt ett år med en absorbert dose på opptil 0,2 g. Analysen viste at stokastiske effekter forutsier tumorvekst mye bedre ved lave stråledoser (mindre enn 0,1 grå). Modellen er i samsvar med eksperimenter: når mer enn ett tungt ion, for eksempel jern-56, virker på kjernen i en sunn celle, akselereres progresjonen av sykdommen kraftig. Dessuten mottar celler som ikke har gjennomgått den primære, ifølge beregninger, små doser av sekundær (delta-elektron) stråling.
Til tross for lave doser, opptil 10 milligray, har sekundær stråling en betydelig større effekt på naboceller enn man trodde, sier forskere. Ifølge dem antyder generelt stokastiske effekter med lang eksponering for lave doser kosmisk stråling en dobbelt- eller mer økning i kreftrisiko sammenlignet med kjente verdier. Av hensyn til fremtidige bemannede oppdrag krever vurderingsmodellene videre forskning.
Artikkelen ble publisert i Scientific Reports.
Salgsfremmende video:
Denis Strigun
