كيف تحمي رواد الفضاء من الإشعاع المجري دون تغطية المركبة الفضائية بألواح الرصاص متعددة الأطنان؟ إحدى الأفكار هي تزويدهم بحماية طبيعية من بطء المشية. ومع ذلك، فقد تبين أن الأمر ليس بهذه البساطة.
بطيئات المشية هي حيوانات صغيرة تشتهر بقدرتها على البقاء على قيد الحياة في الظروف القاسية: التغيرات الشديدة في درجات الحرارة، والجفاف الكامل، والجرعات القاتلة من الإشعاع، وحتى فراغ الفضاء. في عام 2016، تبين أن أحد مفاتيح قدرتهم على التحمل هو بروتين Dsup (مثبط الضرر). عندما تم هندسة الخلايا البشرية لإنتاج Dsup، أصبحت أكثر مقاومة للإشعاع دون أي آثار سلبية واضحة.
نشأت فكرة معقولة لحماية البشر من الإشعاع والمطفرات بمساعدة Dsup. وتتمثل إحدى الطرق في إدخال ترميز mRNA Dsup في الجسيمات النانوية الدهنية، على غرار تكنولوجيا لقاح mRNA ضد كوفيد-19.
قال البروفيسور كوري نيسلو من جامعة كولومبيا البريطانية: “قبل عشرين أو ثلاثين عامًا، كنت أؤيد هذه الفكرة: دعونا نعطي Dsup mRNA في الجسيمات الدهنية النانوية لأفراد الطاقم. لن نقوم بتعديل الجينوم الخاص بهم، ولكننا سنمنحهم حماية قوية ضد تلف الحمض النووي”.
أجرى المختبر الذي يرأسه بحثًا مكثفًا حول خلايا الخميرة المُصممة لإنتاج Dsup، وتم نشر نتائجها كطبعة أولية على موقع bioRxiv. اتضح أن المستويات العالية جدًا من البروتين يمكن أن تكون مميتة، وحتى المستويات المعتدلة تؤدي إلى إبطاء نمو الخلايا.
وأوضح عالم الأحياء أن Dsup يبدو أنه يحمي الحمض النووي عن طريق تغليفه ماديًا. لكن هذا يجعل من الصعب على البروتينات الأخرى الوصول إلى الحمض النووي – مثل تخليق الحمض النووي الريبي (RNA) أو تكراره قبل انقسام الخلايا. عمل بروتينات إصلاح الحمض النووي معقد أيضًا. ونتيجة لذلك، في الخلايا التي تحتوي على مستويات منخفضة من هذه البروتينات، يمكن أن يكون Dsup قاتلاً، ربما بسبب عدم حدوث عمليات إصلاح مهمة.
وخلص نيسلو إلى القول: “كل فائدة نراها لها تكلفة”.
ووفقا له، فإن استخدام Dsup لحماية البشر والحيوانات والنباتات في الفضاء لا يزال ممكنا – ولكن للقيام بذلك من الضروري التأكد من إنتاج البروتين فقط في الخلايا الضرورية وبالكميات المناسبة.
يقول جيمس بيرن من جامعة أيوا، الذي يدرس ما إذا كان بإمكان Dsup المساعدة في حماية الخلايا السليمة أثناء العلاج الإشعاعي للسرطان: “أنا أتفق تمامًا مع هذا الأمر”.
يقول علماء الأورام بالإشعاع أنه إذا تم إنتاج Dsup بشكل مستمر في جميع خلايا الجسم البشري، فمن المحتمل أن يكون له آثار صحية خطيرة. ولكن إذا تم تشغيل إنتاجه مؤقتًا فقط، فيمكن أن يكون التأثير إيجابيًا عند الحاجة.
وأكد البروفيسور سيمون غالا من جامعة مونبلييه: “من المؤكد أنه فوق تركيز معين، يمكن أن يكون لـDsup تأثيرات سامة”.
ومع ذلك، فقد أظهر فريقه أن المستويات المنخفضة من هذا البروتين يمكن أن تطيل عمر الديدان الخيطية عن طريق حمايتها من الإجهاد التأكسدي. ويضيف أنه لا يزال هناك الكثير لنتعلمه حول كيفية عمل Dsup بالضبط.
قامت جيسيكا تايلر من كلية طب وايل كورنيل أيضًا بتصميم الخميرة لإنتاج Dsup. وقالت إنه بتركيزات أقل مما درسه فريق نيسلو، يبدو أن البروتين له تأثيرات مفيدة دون التأثير على نمو الخلايا.
وأكد الباحث: “لذلك، لا أوافق على أن الحماية التي يوفرها Dsup تأتي بتكلفة عالية”.
ومع ذلك، فهي توافق على أن التحكم في مستوى إنتاج البروتين الوقائي أمر في غاية الأهمية بالفعل.
ومن المستحيل تعليم خلايا الجسم الضرورية لإنتاج Dsup بكميات مثالية باستخدام التقنيات المتاحة حاليًا، لكن نيسلو واثق من أن هذا سيصبح حقيقة.
وخلص إلى القول: “يتم الآن ضخ الكثير من المال والاهتمام في أنظمة التوزيع. والعديد من الخبراء في صناعة الأدوية لديهم الدافع لحل هذه المشكلة”.