Uzay radyasyonu kansere giden biyolojik bir zinciri tetikliyor

Derin uzay yolculuğunun büyük bir bedeli var: Radyasyon, doğru yönetilmezse bir astronotu hızla ya da zamanla öldürebilir. Peki bu tam olarak ne demek ve araç içindeki biyolojik sistemleri derin uzayın radyasyonlu boşluğundan ayıran koruma katmanlarını artırmaktan başka bir çözüm var mı? Oklahoma Eyalet Üniversitesi ve Teksas Üniversitesi Sağlık Bilimleri Merkezi araştırmacılarının yeni makalesi her iki soruyu da yanıtlamaya çalışıyor. Etkilerin karmaşık olduğunu gösteriyor, ama olası çözümler de sunuyor.

Derin uzay yolcularında (hatta havayolu pilotlarında) kanserin başlıca kaynaklarından biri Galaktik Kozmik Işınlar (GCR). Bunlar elektronlarından sıyrılmış, süpernovaların dev şok dalgalarıyla hızlandırılmış yüksek enerjili atom çekirdekleri. Yerdeki insanlara ulaşmadan Dünya atmosferi tarafından büyük oranda durduruluyorlar. Uzaydaki astronotlar ise bu korumadan yoksun; en tehlikeli tür olan yüksek atom numaralı, yüksek enerjili HZE iyonlarına, örneğin demir çekirdeklerine (Fe-56) maruz kalıyorlar. Demir iyonları X-ışınlarından bile yıkıcı. Geride yoğun bir iyonlaşma izi bırakarak DNA zincirlerini koparıyor ve yeterli maruziyette kansere yol açma olasılığı çok yüksek.

Yine de bu iyonlar nispeten seyrek. Curiosity'nin yolculuğundan elde edilen verilere dayanan hesaplara göre, üç yıllık tipik bir Mars gidiş-dönüş yolculuğunda bir astronotun hücrelerinin yalnızca yaklaşık yüzde 3'ü doğrudan demir iyonu darbesi alıyor. Bu, hücrelerin yüzde 97'sinin etkilenmeyeceği anlamına geliyor ve kulağa kötü gelmiyor. Ancak uçuş hekimlerini asıl kaygılandıran, "radyasyonun komşu hücre etkisi" (bystander effect) denen olgu.

Araştırmacılar bunu göstermek için insan aort endotel hücrelerini, yani kan damarı duvarlarını döşeyen hücreleri, Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'ndaki NASA Uzay Radyasyonu Laboratuvarı'nda Fe-56 iyon ışınlarına maruz bıraktı. Doğrudan vurulan hücreler kendini onaramıyor ve hemen ölmüyordu da; bunun yerine iltihaplı bir sinyal zinciri başlatıyordu. Demir iyonu isabet ettikten sonra hücre, iltihap ve hücresel savunma için kritik bir transkripsiyon faktörü olan NF-κB'yi etkinleştiriyor, ayrıca önemli bir iltihap habercisi molekül olan tümör nekroz faktörü alfa (TNF-α) üretimini artırıyordu. Bu molekülün bir kısmı salgılayan hücrenin yüzeyine geri bağlanarak otokrin döngü oluşturuyor, bu da daha fazla NF-κB üretiyor ve iltihaplı sıkıntı sinyalini üç günü aşkın süre canlı tutuyordu.

TNF-α'nın bir kısmı ise komşu hücrelere yayılıp orada hasara yol açıyordu. Bunu göstermek için ışınlanmış endotel hücrelerinin bir kısmı, akciğeri döşeyen türden normal epitel hücrelerinin hemen üzerinde asılı gözenekli bir ağa yerleştirildi. İki hücre grubu birbirine dokunmuyor, yalnızca kimyasal sinyallerin geçebildiği sıvı ortamla bağlanıyordu. Buna rağmen epitel hücreleri ışınlanmış komşularından gelen TNF-α'dan ağır biçimde etkilendi: serbest radikal düzeyleri fırladı ve çift zincirli DNA kırıkları belirgin biçimde arttı. TNF-α ayrıca hücrenin zararlı mutasyonların yayılmasını önleyen doğal "kesme anahtarı"nı devre dışı bıraktı; hücre ölümünü engelleyen birkaç geni ve bir büyüme sinyalini açtı. Başka bir deyişle hücrenin kanser oluşumunu durdurmak için kullandığı mekanizmalar baskılandı.

Araştırmacılar kanıtı fare modelleriyle de güçlendirdi. Yalnızca ışınlanmış endotel hücrelerinin yanında bulunmuş, kanserli olmayan epitel hücrelerini farelere yerleştirdiler ve bu hücrelerin ciddi tümörler oluşturduğunu gördüler. Yani kozmik ışının doğrudan vurmadığı hücreler, vurulmuş bir hücrenin yakınında bulundukları için tümör geliştirebildi. Son olarak ekip, 2021'deki SpaceX Inspiration4 görevinde astronotlardan alınan kan örneklerini ve doku biyopsilerini içeren Space Omics and Medical Atlas verilerine baktı. Bunlarda da TNF-α'da sistemik artışlar ve radyasyon zincirinin bir parçası olan hücre ölümü karşıtı genlerde yükselmiş etkinlik saptandı. Bulgular, etkilerin yalnızca laboratuvara özgü olmadığını, gerçek astronotlarda da yaşandığını düşündürüyor.

Haberin iyi tarafı şu: Hücre işlevinin bozulmasına giden kimyasal sinyal yolu biliniyorsa karşı önlemler geliştirilebilir. Araştırmacılar TNF-α reseptörünü engelleyerek ve NF-κB etkinleşmesini durdurarak zinciri kırmayı başardı; hücreler bu sayede sinyal yolunun sonundaki kanserleşmeden kurtuldu. Bu kimyasal müdahaleleri su duvarları ve polistiren gibi hidrojence zengin polimerlerle sağlanan gelişmiş korumayla birleştirmek, gelecekteki derin uzay yolcularında kanser görülme olasılığını belirgin biçimde düşürebilir. Ancak koruma yöntemlerinin yeterli olduğunu kanıtlamak için çok daha fazla araştırma gerekiyor. Kozmik ışınların her yanı kesip geçtiği boşluğa çok sayıda insan göndermeden önce, bu tehlikeli parçacıklardan insanları nasıl koruyacağımızı daha yakından incelemek gerekiyor.

Kaynak: Universe Today