Подготовка космонавтов к радиации: новые критерии медицинского отбора

На околоземной орбите космонавтов защищает магнитосфера планеты. За её пределами человек подвергается воздействию галактических космических лучей и солнечных протонных событий. Глава Центра подготовки космонавтов Олег Кононенко назвал космическую радиацию главной проблемой полёта к другим планетам (согласно данных ТАСС). Начальник службы радиационной безопасности пилотируемых космических полётов Института медико-биологических проблем РАН Вячеслав Шуршаков уточнил: естественный фон на орбитальной станции примерно в 200 раз выше, чем на Земле, а во время солнечных бурь может возрастать ещё в 10 и более раз (согласно данных ИМБП РАН).

Действующие лимиты устанавливают пожизненную эффективную дозу для космонавта. NASA ограничивает карьерную дозу 600 миллизивертами — универсально для всех возрастов и полов (согласно данных NASA-STD-3001). Превышение этого порога означает, что космонавт не может быть назначен на миссию, если прогнозируемая доза выведет его за пределы допустимого. Однако лимит не решает проблему индивидуальной чувствительности: два человека с одинаковой дозой могут получить разные последствия.

Что предлагается изменить в отборе

Цитогенетические тесты на адаптивный ответ

Вячеслав Шуршаков предложил внедрить в практику предполётного отбора метод облучения образцов крови кандидатов. Взятые образцы делят на несколько частей, облучают разными дозами, проводят лабораторные исследования, а затем строится зависимость «доза — эффект». Это позволяет увидеть, насколько отличается чувствительность к радиации у разных людей (согласно данных ИМБП РАН).

Метод основан на феномене адаптивного ответа. Если клетки сначала подвергнуть низкой дозе радиации, их устойчивость к последующей высокой дозе повышается. Исследования показывают, что у людей с высоким адаптивным ответом клетки лучше противостоят окислительному стрессу и повреждению ДНК. Для отбора в дальние миссии предлагается выбирать кандидатов с наибольшей величиной адаптивного ответа (согласно данных Journal of Biomedical Physics and Engineering).

Процедура выглядит так: лимфоциты кандидата облучают адаптирующей низкой дозой, затем — высокой. Степень адаптивного ответа определяется отношением наблюдаемого уровня хромосомных аберраций или повреждений ДНК к ожидаемому. Кандидаты с наибольшим ответом получают преимущество при формировании экипажа (согласно данных JBPE).

Генетическая устойчивость как будущий критерий

Олег Кононенко заявил, что в будущем участников межпланетных экспедиций будут отбирать с учётом генной устойчивости к радиации (согласно данных PCNews). Речь идёт о генетически обусловленной предрасположенности, которая определяет индивидуальную радиорезистентность. Исследования с участием работников атомной отрасли подтвердили, что устойчивость во многом обусловлена генетически (согласно данных ФМБА).

Этот критерий пока не применяется в действующей программе отбора Роскосмоса. Кононенко говорил о возможном подходе в будущем, а не о текущих требованиях. Однако направление уже обозначено: если создание эффективных защитных оболочек для кораблей и самих космонавтов потребует времени, то отбор по генетической устойчивости может стать более быстрым решением (согласно данных PCNews).

Что уже применяется на практике

Действующие медицинские требования

Кандидаты в космонавты проходят медицинский отбор, который включает проверку на отсутствие хронических заболеваний, онкологических и доброкачественных опухолей, язв желудка и других состояний (согласно данных News.ru). Радиационные критерии в действующей программе ограничиваются оценкой последствий прошлого облучения: перенёсшие лучевую болезнь или превысившие установленные дозы к отбору не допускаются (согласно данных Core.ac.uk).

Эксперименты на животных и 20-процентный порог

Специалисты ИМБП провели многочисленные эксперименты на животных для определения критериев отбора по радиационной чувствительности. Результат: специфического внешнего признака устойчивости к радиации не существует — ни цвет глаз, ни форма ушей, ни длина хвоста не коррелируют с радиорезистентностью. При этом примерно 20% особей в выборке имеют повышенную чувствительность к радиации по сравнению с остальными. Более устойчивыми оказались здоровые животные с нормальной психикой, легко поддающиеся обучению — этот критерий переносим на процедуру отбора космонавтов (согласно данных ИМБП РАН).

Ограничения и что мешает внедрению

Отсутствие действующей программы

Предложение о генетической устойчивости к радиации как критерии отбора пока не оформлено в нормативные документы. Кононенко говорил о перспективе, а не о действующей программе. Для внедрения нового критерия требуется валидация метода на больших выборках, разработка протоколов и согласование с медицинскими стандартами.

Сложность интерпретации адаптивного ответа

Метод цитогенетических тестов требует стандартизации. Адаптивный ответ зависит от типа радиации, мощности дозы и индивидуальных особенностей клеток. Перенос лабораторных результатов на условия космического полёта требует дополнительных исследований. Кроме того, метод предполагает облучение образцов крови in vitro, а не самого кандидата, что снимает этические вопросы, но оставляет открытым вопрос о точности прогноза для реальной миссии.

Лимиты доз как альтернатива отбору

Пока отбор по радиационной устойчивости не внедрён, основным инструментом остаются лимиты доз и экранирование. NASA применяет принцип ALARA — снижение облучения до разумно достижимого минимума. Для галактических космических лучей установлен предел 1,3 миллизиверта в сутки в свободном пространстве и 0,9 миллизиверта в сутки на планетарных поверхностях. Для солнечных протонных событий — менее 250 миллизивертов эффективной дозы (согласно данных NASA-STD-3001).

Эти лимиты защищают всех космонавтов независимо от индивидуальной чувствительности, но не позволяют отбирать наиболее устойчивых. Комбинация лимитов и отбора могла бы повысить безопасность дальних миссий, однако для этого необходимо признать индивидуальные различия в радиорезистентности на уровне нормативных документов.

Подготовка космонавтов к радиации перестаёт быть только инженерной задачей. Лимиты доз, экранирование и мониторинг остаются основой, но к ним добавляется отбор по индивидуальной устойчивости. Цитогенетические тесты на адаптивный ответ и генетический скрининг — не абстрактные предложения, а методы, которые уже исследуются в Институте медико-биологических проблем. Для межпланетных экспедиций, где доза за миссию может превысить годовые лимиты, выбор наименее чувствительных членов экипажа может оказаться не менее важным, чем толщина защитных панелей.