De magnetosfeer van de aarde beschermt ons tegen de meest schadelijke kosmische stralen die onze planeet bombarderen, maar buiten dit natuurlijke schild, astronauten worden blootgesteld aan straling die honderd keer meer is dan op zeeniveau.

De risico's van straling staan ​​in de schijnwerpers van de onderzoeksinspanningen van ESA. Vorig jaar vond de eerste 'stralingszomerschool' plaats om studenten op te leiden en nieuwe ideeën te stimuleren voor onderzoek naar de effecten van ruimtestraling op de mens.

Jonge onderzoekers kregen een inleiding in stralingsfysica en biologie en moesten biologische experimenten bedenken om in een aantal deeltjesversnellers van ESA-partners in heel Europa uit te voeren. De beste voorstellen wonnen de kans om het gaspedaal te starten en atomaire deeltjes te schieten tijdens hun experiment.

Stamcellen bestralen

De eerste prijs van de stralingszomerschool 2019 ging naar Emiliano Bolesani, een in Duitsland gevestigde onderzoeker, die graag de pathofysiologische respons van hartcellen wil identificeren wanneer ze worden blootgesteld aan kosmische straling. Om dit te doen, Emiliano stelde voor om stamcellen te gebruiken voor het kweken van structuren van hartweefsel die vervolgens aan de ontvangende kant van de deeltjesversneller van het GSI Helmholtz-centrum voor onderzoek naar zware ionen in Darmstadt zullen worden geplaatst, Duitsland.

De nieuwigheid van deze benadering is het kweken van microweefsels in het hart om de cellulaire samenstelling van het menselijk hart na te bootsen.

Emiliano wil weten welk type cellen het meest vatbaar is voor stralingsschade:cardiomyocyten, endotheel cellen, gladde spiercellen of fibroblasten - en identificeer hoe ze elkaar beïnvloeden. De gegevens zullen helpen bij het creëren van een analytisch model om te voorspellen hoe de cellen met elkaar zullen interageren in het licht van straling.

"Ik heb goede hoop dat het systeem in de toekomst ook kan worden gebruikt om te screenen op moleculen die kunnen voorkomen dat cellen stralingsschade oplopen, " zegt Emiliano, van de medische faculteit van Hannover.

"Het is spannend om gebruik te maken van de exclusieve faciliteiten die worden aangeboden, maar meer nog dat dit onderzoek directe implicaties zou kunnen hebben bij het beperken van ongewenste effecten op het cardiovasculaire systeem na radiotherapie. Deze strategie kan in de toekomst worden uitgebreid naar andere organen en kan helpen bij het beschermen van de gezondheid van astronauten tijdens het verkennen van de verre ruimte."

Volgende... astronautencellen

Emiliano heeft met een team samengewerkt om een ​​gedetailleerder idee voor te stellen voor het verzamelen van cellen van astronauten voor en na een ruimtevlucht. Weefsels en organen die uit de cellen van de astronauten zijn gegroeid, kunnen onder de straal van een deeltjesversneller worden geplaatst om hun reactie op gesimuleerde ruimtestraling te zien.

Deze studie zou licht kunnen werpen op de cellulaire en moleculaire aanwijzingen die ten grondslag liggen aan de individuele reactie op ruimtestraling.

"Ieder van ons heeft een andere gevoeligheid voor straling, " legt Emiliano uit, "Dit is een probleem voor bestralingstherapie omdat het kan beïnvloeden hoe efficiënt behandelingen op aarde zijn, en heeft ook gevolgen voor astronauten die worden blootgesteld aan ruimtestraling.

"De andere vraag achter deze mogelijke vervolgstudie is of cellen zich aanpassen tijdens ruimtevluchten en zich 'herinneren' na terugkomst op aarde - zijn epigenetische en fysiologische veranderingen langer aanhoudend? Met andere woorden, is ruimtevlucht "vastgelegd" als een voetafdruk in ons DNA?"