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Los retos biológicos y médicos de viajar a Marte

¿Alguna vez has pensado salir de la Tierra y visitar el espacio? ¿Por qué no habitar Marte? Pensamientos como este aterrizan en ideas y eventualmente se transforman en proyectos. Sin duda, mirar las estrellas y preguntarse qué hay más allá nos permite imaginar nuevas posibilidades.
(Foto: Adobe Stock)

Por Shelsya López, Lizeth Rubio,
Roberto Vázquez y Enrique Guerrero Beltrán

A medida que la humanidad se ha adentrado en la exploración y posibilidad de habitar Marte, se ha tenido que enfrentar a múltiples desafíos, muchos de ellos relacionados con el campo de la medicina. Se ha comprobado que varios factores presentes en el espacio y en Marte se correlacionan con la acentuación de muchos problemas de salud. En este artículo se explican con base científica los retos biológicos y médicos que implicarían para el ser humano viajar a Marte, y además se plantea una nueva propuesta para habitar el Planeta Rojo. ¿Quieres conocerla?

Tal vez has escuchado sobre el sistema inmunológico, exacto, la defensa natural del cuerpo contra las infecciones (y el punto clave de este proyecto). Su principal función también es eliminar del cuerpo las células dañadas, anormales o cancerosas. Sin embargo, cuando el ser humano viaja al espacio, el sistema inmune se deprime, y en general, todo el cuerpo sufre varios cambios que se traducen como adaptaciones y muchas de ellas inducen daños en la salud. Pero, ¿por qué sucede esto? Los causantes son dos factores principales: la microgravedad y la radiación cósmica.

La microgravedad se define como el ambiente bajo el cual los efectos de la fuerza de la gravedad se encuentran reducidos, basta con imaginar a un astronauta flotando en una misión espacial para notar su presencia. En cuanto al segundo factor, la radiación cósmica, el Instituto Nacional del Cáncer (NCI, por sus siglas en inglés) la define como “la energía que se libera en forma de partículas u ondas electromagnéticas”.

Debido a la microgravedad, los líquidos del cuerpo de los astronautas se acumulan en la parte superior del tronco, y la desviación de estos líquidos provoca que el corazón reciba más sangre en cada latido, lo que lo lleva a expulsar un mayor volumen de sangre por minuto (lo que se conoce como mayor gasto cardiaco), evitando que la sangre con oxígeno llegue correctamente a todas las demás partes del cuerpo. Además, cuando los astronautas son expuestos a largos periodos de microgravedad, la NASA ha reportado que los vasos sanguíneos de la parte superior del cuerpo empiezan a hacerse más rígidos.

Asimismo, se ha demostrado que existen muchos factores que pueden desencadenar o empeorar el daño al corazón en el espacio exterior, como son los bajos niveles de oxígeno, la producción de radicales libres, los autoanticuerpos y vías de señalización que inducen una muerte programada en las células; esta señalización celular mediada por los receptores tipo-Toll (toll-like receptors, TLRs, por sus siglas en inglés), puede ser activada por endotoxinas, componentes microbianos (antígenos) y proteínas de choque térmico (HSP). Estas últimas son una familia de proteínas producidas por nuestras propias células en respuesta a la exposición a condiciones estresantes, tal cual se ha observado en insuficiencia cardiaca, condición en la que el corazón es incapaz de bombear sangre eficientemente a todo el cuerpo.

Todos los daños al sistema cardiovascular son un reto para las misiones espaciales a largo plazo. Las misiones espaciales, como la planeada a Marte, duraría entre 6 y 8 meses, en condiciones óptimas de trayectorias de órbita. Sin embargo, el trayecto puede variar ampliándose mucho más.

Por otra parte, dentro de los problemas que deben afrontar los astronautas en el espacio, también está la radiación cósmica, de la cual estamos protegidos en la Tierra gracias a nuestra magnetósfera. Sin embargo, ni en Marte, ni durante todo el trayecto de los vuelos espaciales se cuenta con dicha magnetósfera. Al no contar con esta protección contra la radiación cósmica en los viajes espaciales, existe un alto riesgo de que se desarrollen daños y mutaciones en el ADN, los cuales terminan culminando en algún tipo de cáncer.

La NASA ha reportado, gracias a los distintos robots que ha mandado a Marte, que la radiación a la que se expondría un astronauta al realizar una misión a Marte (considerando el trayecto y la estancia en aquel planeta), aumenta más de un 5% el riesgo de que se desarrolle algún tipo de cáncer mortal durante la vida del astronauta. Este aumento del 5% violaría los estándares actuales de la NASA, que establece un 3% como límite máximo.

UNA POSIBLE SOLUCIÓN
Con todos estos factores de riesgo a los que se expone el ser humano en el espacio, es necesario buscar una solución complementaria para contrarrestar dichas alteraciones en el humano. Es aquí donde estrategias como la inmunomodulación, podrían ser clave para contrarrestar estos problemas.

La inmunomodulación se refiere a la creación de una respuesta de nuestro sistema inmunológico a un nivel deseado, ya sea para que aumente el ataque a agentes específicos que podrían dañar nuestro cuerpo, o para que disminuya el daño y respuesta hacia esos mismos agentes.

En el 2018 fueron galardonados a James P. Allison y Tasuku Honjo con el premio Nobel de Medicina por sus descubrimientos en el tratamiento del cáncer mediante el uso del sistema inmunológico para eliminar tumores, por medio de la inmunomodulación. La forma en que los científicos propusieron utilizar la inmunomodulación para tratar el cáncer fue a través de los neoantígenos, que son partes de las células que sólo se expresan en los tumores. Estas moléculas pueden desencadenar un aumento en la respuesta del sistema inmunológico contra el cáncer, aprovechando que cada tipo de cáncer produce un tipo de neoantígeno específico.

¿Pero cómo pudiera ayudar la inmunomodulación en los viajes espaciales? Como se mencionó anteriormente, con esta nueva estrategia es posible generar respuestas pro-inflamatorias y anti-inflamatorias dirigidas. Las terapias que propusieron los ganadores del premio Nobel van más orientadas a buscar una “cura” para alguien que ya tiene cáncer, pero ¿qué tal si se puede desarrollar una estrategia para prevenir cada tipo de cáncer? Y por otra parte, ¿qué tal si se puede crear una forma de evitar el daño colateral de algún tipo de falla al corazón?

Se ha visto que existen distintas sustancias o moléculas liberadas en algunos tipos de problemas cardiovasculares, donde estas desencadenan una respuesta inmunológica que empeora el daño de la falla cardiaca inicial, afectando a las células que no estaban involucradas.

El sistema inmunológico tiene la capacidad de almacenar la información o generar una memoria acerca de sustancias o microorganismos que entran al cuerpo, para después poder atacarlos y tener una mejor defensa contra ellos. Una vacuna, en términos simples, es una preparación biológica que permite al sistema inmune estar preparado frente a un reto en particular. Cuando a una persona es vacunada, el sistema inmunológico responde ante la vacuna de la misma manera que lo haría con el agente real. Lo reconoce como algo externo al cuerpo humano, y después produce anticuerpos y crea una memoria a largo plazo para reconocer rápidamente a los antígenos.

Afortunadamente, los avances recientes en el campo de la nanotecnología han brindado nuevas estrategias para la administración de medicamentos, abriendo paso a la posibilidad de movilizar los principios activos de una forma más segura y eficaz, mediante el uso de nanovesículas y otras estructuras similares. La habilidad de los nanomateriales de encapsular moléculas ha logrado mejorar la magnitud, amplitud, calidad y duración de las respuestas del sistema inmune de manera específica y controlada.

Debido a la dificultad de llevar dispositivos médicos al espacio, es necesario buscar alternativas preventivas y terapéuticas que cumplan o sustituyan sus funciones. Por lo tanto, en este proyecto se propuso utilizar los diferentes marcadores moleculares de condiciones como cáncer e insuficiencia cardiaca para alertar al sistema inmunológico, haciendo más sencilla su detección. A través de la inmunomodulación, es posible buscar una respuesta pro- o anti-inflamatoria, según se requiera para la condición en cuestión.

Para lograr esto, una de las estrategias de administración y monitoreo que se plantea, es el uso de un parche subcutáneo que mida y dosifique los neoantígenos en el cuerpo. Además, el parche puede evitar lesiones invasivas al usuario mediante microagujas, haciéndolo cómodo y conveniente para su uso en misiones espaciales. De esta manera, la estrategia de inmunomodulación podría aplicarse a través del dispositivo, añadiendo una alternativa terapéutica y preventiva para complementar las estrategias actuales, y así resolver los retos que tiene la humanidad para hacer posible en un futuro cercano llegar a habitar el Planeta Rojo.

Sin lugar a dudas, la inmunomodulación junto con el uso de un dispositivo que aproveche las ventajas de la nanotecnología, abre un nuevo camino para habitar Marte, pero además de ello, esta idea contribuye a atacar los problemas que hoy por hoy afectan a los seres humanos en el planeta Tierra.

En resumen, se propone el uso del sistema inmunológico, utilizando neoantígenos y moléculas que empeoran el daño de la falla cardiaca, para crear una simulación débil de cada situación, para que así el sistema inmunológico guarde esa información. De esta manera, si en un futuro se llegara a presentar el cáncer o alguna falla cardiaca, el sistema inmunológico sabría eliminar o controlar esas amenazas.

En el caso del cáncer, puede representar la estrategia más viable para reducir el riesgo del 5% de tener cáncer, por lo que se podrían aprobar las misiones espaciales tripuladas. Por otro lado, también se tendría protección para el posible caso de que a los astronautas les ocurra algún tipo de falla cardiaca.

Con base en esta información, regresamos a nuestro objetivo inicial: enviar personas a Marte. Como se expuso previamente, los principales problemas recaen en la alta radiación a la que se expone el ser humano y la ausencia de atmósfera en este planeta que atentan seriamente la salud. A pesar de que sería necesario poder contar con equipos de tratamiento de cáncer en el espacio, es prácticamente imposible llevarlos. Por esta razón, es conveniente pensar en alternativas preventivas antes de que se desarrolle el cáncer. Tan sólo consideremos la posibilidad de poder llevar con nosotros un dispositivo capaz de monitorear nuestro estado de salud en todo momento, un dispositivo que utilice las vacunas para mantener al sistema inmunológico activo ante cualquier perturbación que pudiera existir.

Los autores de este artículo, Shelsya López, Roberto Vázquez, Lizeth Rubio y Enrique Guerrero, obtuvieron el primer lugar en el Concurso Nacional “Misiones Espaciales México 2018”, organizado por la Agencia Espacial Mexicana (AEM).

LOS AUTORES
Enrique Guerrero Beltrán es profesor investigador del Tecnológico de Monterrey. Pertenece al Grupo de Investigación en Medicina Cardiovascular y Metabolómica, de la Escuela de Medicina y Ciencias de la Salud. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores.
Shelsya López, Roberto Vázquez y Lizeth Rubio son alumnos de las carreras de Medicina, Ingeniero Físico Industrial, e Ingeniero en Nanotecnología, respectivamente, del Tecnológico de Monterrey.

EL PROYECTO
Este proyecto científico obtuvo el primer lugar en el Concurso Nacional “Misiones Espaciales México 2018”, organizado por la Agencia Espacial Mexicana (AEM).

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