Los científicos estadounidenses han llegado a la conclusión de que los modelos clásicos para evaluar la oncogenicidad de los rayos cósmicos galácticos subestiman sus efectos estocásticos en tiempos de exposición prolongados.
Las misiones espaciales tripuladas suponen un alto riesgo para la salud de la tripulación. Por tanto, la microgravedad puede dañar la visión y los rayos cósmicos pueden provocar cáncer. Con la distancia desde la órbita terrestre baja y el cinturón de radiación, por ejemplo, como parte de la colonización de Marte, la energía de radiación y, como consecuencia, la probabilidad de enfermedad por radiación, aparentemente, aumentará. Al mismo tiempo, tales programas no prevén una implementación a corto plazo: un grupo de cosmonautas necesitará más de 900 días para estudiar el Planeta Rojo. Por lo tanto, los científicos están buscando oportunidades para predecir los efectos que los rayos cósmicos galácticos pueden tener en el cuerpo humano.
La evaluación de tal riesgo está asociada con una serie de limitaciones. Primero, no está claro cómo se relacionan los efectos de la radiación en el espacio con la composición de la radiación. En particular, el efecto sobre los organismos vivos y la transferencia lineal de iones pesados de baja energía, pero de alta intensidad (partículas de helio, protones y electrones delta) sigue siendo insuficientemente estudiado. En segundo lugar, los modelos existentes, incluida la NASA, están diseñados para revelar los efectos directos de la radiación. Permiten predecir un resultado determinista asociado a un umbral de dosis específico. Los efectos estocásticos son menos descriptivos, aunque pueden aparecer incluso después de varios años.
En el nuevo trabajo, especialistas de la Universidad de Nevada han construido el primer modelo estructural de las huellas de las partículas de radiación cósmica galáctica y sus efectos estocásticos en el marco de la propagación de las células cancerosas. Los cálculos se basaron en los datos de los experimentos de modelado en ratones hembra de tumores tipo B6CF1 de la glándula de Gardera, que se llevaron a cabo entre 1985 y 2016. El diseño de estos experimentos corresponde a las supuestas condiciones de radiación cósmica: los animales fueron irradiados simultáneamente con varios (más de cuatro) tipos de partículas en dosis bajas (hasta 0,2 de calentamiento). Para predecir las huellas y el crecimiento del tejido dañado en dosis bajas, los autores extrapolaron un modelo de la NASA.
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Número previsto de células sensibles a los efectos deterministas (TE) y estocásticos (NTE) de los rayos cósmicos, según el número de carga de partículas por año (a una profundidad de cinco centímetros desde la superficie del cuerpo y detrás de la superficie de aluminio). Los triángulos rojos corresponden al número de células potencialmente expuestas a los rayos delta con una dosis de menos de 0,1 miligray / © Francis A. Cucinotta et al., Scientific Reports, 2017
Utilizando la función de riesgo, calcularon la dinámica de la patología teniendo en cuenta el tipo y la fluencia (transferencia) de radiación, carga de partículas y energía cinética por peso corporal. Durante la exposición, se tomó un año con una dosis absorbida de hasta 0,2 g. El análisis mostró que los efectos estocásticos predicen el crecimiento tumoral mucho mejor con dosis bajas de radiación (menos de 0,1 gray). El modelo es consistente con los experimentos: cuando más de un ión pesado, como el hierro-56, actúa sobre el núcleo de una célula sana, la progresión de la enfermedad se acelera de forma espectacular. Además, las células que no se han sometido a la primaria, según los cálculos, reciben pequeñas dosis de radiación secundaria (electrones delta).
A pesar de las dosis bajas, hasta 10 miligray, la radiación secundaria tiene un efecto significativamente mayor en las células vecinas de lo que se pensaba, dicen los científicos. Según ellos, en general, los efectos estocásticos de una exposición prolongada a bajas dosis de radiación cósmica sugieren un aumento del doble o más en el riesgo de cáncer en comparación con los valores conocidos. En interés de futuras misiones tripuladas, los modelos de evaluación requieren más investigación.
El artículo fue publicado en Scientific Reports.
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Denis Strigun
