Dr Anna Fogtman: Od czasów programu Apollo wiele się nauczyliśmy. Wiemy, czego nie robić

W rozmowie z Grzegorzem Jasińskim dr Anna Fogtman podkreśla, że przy wyborze astronautów nie korzysta się z badań genetycznych. Po pierwsze, nie jest to potrzebne, bo badania fizjologiczne wciąż pozwalają bardziej precyzyjnie ocenić stan zdrowia kandydatów, a po drugie - takie badania mogłyby naruszać prawo do ochrony danych osobowych. Jak przekonuje, od czasów misji Apollo zdecydowanie poprawiono ochronę przed promieniowaniem kosmicznym, którą zapewnia astronautom konstrukcja statków kosmicznych. Wciąż jednak uznaje się, że skafandry do spacerów kosmicznych nie zapewniają żadnej ochrony. 

Kluczowy pozostaje monitoring przyjętej dawki promieniowania przy pomocą nowoczesnych dozymetrów.

Podczas European Rover Challenge w Krakowie dr Anna Fogtman będzie uczestniczyć w dyskusji na temat metod przygotowania załóg do lotów kosmicznych, w tym programu Artemis, który ma umożliwić powrót człowieka na Księżyc.

Więcej informacji na temat wydarzenia, w tym program, znajdziecie: TUTAJ!

Grzegorz Jasiński: Pani doktor, coraz więcej wiemy tak naprawdę o warunkach w kosmosie. Coraz więcej wiemy też o organizmie człowieka. Czy w związku z tym zdrowotne wymagania wobec astronautów jakoś istotnie się zmieniają? Wiemy, że można już lecieć w kosmos, nie będąc już pilotem wojskowym. No, ale końskie zdrowie trzeba mieć dalej...

Dr Anna Fogtman: Końskie zdrowie trzeba mieć, ale rzeczywiście jest tak, że im więcej wiemy, tym bardziej wymagania rozluźniamy, albo zwiększa się nasza tolerancja na osobnicze różnice kondycji zdrowotnej. To dlatego, że po prostu rozumiemy, co może się stać z ciałem człowieka podczas misji kosmicznej. Aczkolwiek prawda jest też taka, że z drugiej strony, mimo że zwiększa się nasza tolerancja, to też staje się bardziej specyficzna. Na przykład w 2018 roku po raz pierwszy na stacji kosmicznej pojawił się przypadek zatoru żył głębokich. W związku z tym dziś wielokrotnie bardziej zwracamy uwagę na choroby kardiologiczne i taki background kardiologiczny kandydatów na astronautów. Zmienia się to jakby z dwóch stron. Ale rzeczywiście domyślam się, że to portfolio astronautów w przyszłości będzie szersze, niż jest dzisiaj. I cieszy mnie fakt, że już nie musimy wybierać tylko i wyłącznie spośród grupy osób z zapleczem wojskowym i z doświadczeniem pilotów.

Mamy bardzo szybkie postępy badań genomu człowieka, jesteśmy w stanie tak naprawdę poznać go dość dokładnie i na tej podstawie ocenić stan zdrowia danej osoby. Czy te badania genomu są już wykorzystywane przy wyborze astronautów? Czy sądzi Pani, że będą wykorzystywane, żeby szukać ludzi o szczególnych predyspozycjach? I czy z drugiej strony po powrocie z misji badania genomu, badania ewentualnych uszkodzeń mogą pomóc ocenić, czy taki ktoś może lecieć kolejny raz, czy może jednak nie powinien? Jaka będzie jego przyszłość zdrowotna?

To bardzo ciekawe i skomplikowane pytanie. I ma jakby dwie części. Na pytanie numer jeden odpowiedź jest: Nie. Dzisiaj badania genetyczne oczywiście są bardzo zaawansowane i jest bardzo dużo chorób, całe portfolio chorób genetycznych, które jesteśmy w stanie diagnozować przez badania genetyczne, czyli badanie sekwencji genomu ludzkiego. Natomiast te badania są niepotrzebne w selekcji astronautów, dlatego że my ich tak bardzo dobrze badamy pod kątem fizjologicznym, że jeżeli kandydat czy kandydatka na astronautów mieliby jakieś poważne choroby o podłożu genetycznym, to najprawdopodobniej wykrylibyśmy je już na etapie screeningu przy selekcji astronautów. 

Natomiast jeśli chodzi o jakieś choroby, które mają podłoże genetyczne, ale nie da się tak jasno genetycznie zdiagnozować, ponieważ nie ma na to jasnych, bardzo twardych dowodów, takie badania nie są aplikowane. Oprócz tego, że nie są potrzebne, dlatego, że wszystkie jakieś tam przypadki wyjdą przy takim screeningu czysto fizjologicznym, to oczywiście byłyby to badania wątpliwe etycznie i wątpliwe pod kątem ochrony danych osobowych GDPR. Więc nie przewiduję, żebyśmy stosowali takie badania przy selekcji astronautów. Nie ma dzisiaj jasnych dowodów na to, że istnieją biomarkery genetyczne czy jakieś cechy na poziomie genomu człowieka, które moglibyśmy testować, które powiedziałyby nam o tym, że rzeczywiście jest to osoba o wyjątkowych predyspozycjach. Takie biomarkery nie istnieją. I myślę, że jeszcze bardzo długo takich badań nie będziemy stosowali. 

Natomiast jestem przekonana, że badania genetyczne coraz częściej będą wchodziły już na etapie właśnie diagnostyki astronautów, nawet przed misją, czyli osób, które już zostały wybrane na astronautów, po to, żeby ocenić ryzyko różnych, poszczególnych chorób, które mogą zmodyfikować misję. Na przykład, jeżeli wykryjemy, że ktoś ma większe ryzyko niż inny astronauta - a przypominam, że mówimy cały czas o bardzo zdrowych ludziach, dużo zdrowszych niż średnia populacyjna...

To prawda.

Więc te różnice osobnicze między nimi są niuansowe. Ale dzięki takim badaniom genetycznym pewnie będziemy mogli lepiej dopasować profil misji właśnie do ich potrzeb, tak aby zapewnić im jak największe bezpieczeństwo zdrowotne. I myślę, że to jest w zasięgu tego horyzontu, który ja widzę już na końcu swojej kariery, że pewnie te badania do naszych operacji medycznych wdrożymy. No i też badania genetyczne, takie typowo diagnostyczne. Na przykład w kwestii tej zakrzepicy żył głębokich będziemy pewnie stosowali w jakimś momencie takie badanie, żeby poznać ryzyko wystąpienia takiej zakrzepicy w trakcie misji, dlatego że wtedy będziemy musieli odpowiednio zmodyfikować protokół.

My laicy - mówię o sobie - mamy taką podstawową wiedzę o tym, z czym się loty kosmiczne wiążą. No więc wiemy o ubytku mięśni, wiemy o ubytkach kości, wiemy też trochę o tych problemach ze wzrokiem, które pojawiają się z różnych powodów, między innymi także właśnie w warunkach mikrograwitacji. Pani jest ekspertem od promieniowania kosmicznego, które tak naprawdę i na Ziemi nam trochę doskwiera, ale poza Ziemią jest dla nas tak naprawdę jednym z najbardziej poważnych czynników ryzyka. Wiemy tu o ryzyku związanym z chorobą nowotworową. Ale co złego naszemu organizmowi może jeszcze w warunkach kosmicznych to promieniowanie uczynić?

W przypadku promieniowania jonizującego w kosmosie, zwłaszcza mówimy tutaj o misjach poza tą niską orbitę okołoziemską, gdzie astronauci są wystawieni na takie czyste, pełne środowisko promieniowania kosmicznego. Poza magnetosferą ziemską, która przed nimi ich chroni. To nie tylko mówimy o konsekwencjach nowotworowych w długofalowej skali czasu, ale też mówimy o innych skutkach. Są to zarówno skutki krótkotrwałe, jak i długotrwałe, czyli takie, które mogą wystąpić zaraz, jeszcze w trakcie misji lub takie, które mogą wystąpić po wielu latach. 

Jeśli chodzi o skutki krótkotrwałe, to w przypadku takiego zwiększonego promieniowania pochodzącego od Słońca może nawet dochodzić do ostrego syndromu popromiennego. I to są rzeczy, przed którymi chronimy poprzez osłonę. Może dochodzić do wystąpienia zaćmy czy nawet takich ubytków neurologicznych. Astronauci mogą stracić pamięć czy orientację przestrzenną. Są badania prowadzone na zwierzętach, które wskazują na takie krótkotrwałe skutki. 

Natomiast w długofalowym czasie to nowotwory, ale nie tylko, też takie zmiany neurodegeneracyjne i ogólna degeneracja tkanek, zwłaszcza tkanki sercowej, która może ucierpieć właśnie ze względu na długofalowe wystawienie na promieniowanie jonizujące. Są też, jak wspomniałam wcześniej, zmiany neurodegeneracyjne, czyli też utrata pamięci, utrata wzroku, czy ubytek wzroku, czy nawet brak orientacji przestrzennej. To są rzeczy, z którymi musimy się liczyć myśląc właśnie o długotrwałych misjach w głębokiej przestrzeni kosmicznej.

A czy na podstawie tych misji, które już się odbyły, na podstawie badań, które państwo prowadzicie wśród astronautów, którzy byli na orbicie, wrócili, jakiekolwiek tego typu objawy się pojawiają? Ma pani wrażenie, że to jest nie tylko potencjalne ryzyko, ale to ryzyko faktycznie istnieje i są na to wyniki badań konkretnych osób, konkretnych astronautów?

Na szczęście nie ma badań na konkretnych osobach, dlatego że mamy dość małą grupę astronautów, która latała w kosmos. Jest to ponad 500 osób. Głównie są to mężczyźni. I to są osoby, które przede wszystkim latały na niską orbitę okołoziemską, na której te warunki promieniowania są znacząco inne od tego, czego astronauci i astronautki będą doświadczać w głębokiej przestrzeni, poza tą niską orbitą. 

Na niskiej orbicie, na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej są oni pod dużą ochroną magnetosfery ziemskiej oraz osłon statku kosmicznego, który jest dużą maszyną. Tam znajduje się dużo ładunku, który ich chroni. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna to bardzo duży statek, ma ponad 300 metrów sześciennych objętości mieszkalnej. Natomiast pojazdy, którymi będą podróżowali astronauci w głębokiej przestrzeni kosmicznej to będą małe, ponad dziesięciokrotnie mniejsze statki kosmiczne, które będą podróżowały poza ochronną sferą magnetosfery ziemskiej. I dlatego tam warunki będą zupełnie inne niż te, na podstawie których my możemy dzisiaj się uczyć z pomocą astronautów, którzy latają na Międzynarodową Stację Kosmiczną. 

Dlatego na szczęście takie badania, o których pan wspomniał, nie istnieją. Natomiast te badania, z których się uczymy to są badania przeprowadzane na zwierzętach, w akceleratorach na Ziemi, w których jesteśmy w stanie symulować to promieniowanie głębokiej przestrzeni kosmicznej. I z tego wiemy, że mamy się czego obawiać. Dlatego nasze misje księżycowe planujemy tak, aby właśnie tym efektom, o których wspomniałam, obserwowanych na zwierzętach, zapobiec.

Na przyszły tydzień planowana jest misja Polaris Down. Czwórka prywatnych astronautów ma polecieć nawet wręcz w głąb Pasów Van Allena. I to promieniowanie ma być tam elementem misji. Badanie będzie bardzo krótkotrwałe, bo to krótka misja. Czy państwo liczycie na jakieś dodatkowe informacje z tej misji? One mogą się pojawić, mogą dodać nam wiedzy, która jest potrzebna w tej dziedzinie?

To jest ciekawe pytanie. I tak, i nie. To znaczy nie mamy dokładnej jasności, jakiego typu badania będą wykonywane tam na człowieku. I oczywiście to środowisko promieniowania, na które oni będą narażeni, będzie znaczące. Nie będzie niebezpieczne, więc nie oczekujemy, że wydarzy się coś, co mogłoby bezpośrednio zagrażać życiu i zdrowiu tych osób, które będą na pokładzie statku. 

Natomiast będzie ciekawe badanie tych osób w długofalowym wymiarze czasu, poznanie ich ogólnego stanu zdrowia, dowiedzenie się czegoś więcej po roku, po dwóch latach po pięciu, dziesięciu. I wtedy będziemy mogli wyciągać jakieś wnioski. Ale ponieważ jest to dosyć mała grupa osób, dosyć krótko narażona na to zwiększone środowisko promieniowania, mimo że znacząco wyższe niż już na samej nawet Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, to nie spodziewamy się jakichś przełomowych wyników. A to dlatego, że po pierwsze potrzebujemy większej grupy badanych osób, a po drugie ten profil misji nie będzie odpowiadał dokładnie temu profilowi, który my planujemy myśląc o misjach księżycowych. Ale czekam z ciekawością na wyniki badań.

Tak naprawdę człowiek zamierza wrócić na Księżyc jako element większej misji, misji na Marsa. I czegoś takiego nie robiliśmy od 50-ciu lat. Na ile te doświadczenia z misji Apollo i cała ta wiedza tego półwiecza pomoże lepiej chronić człowieka w tych trudniejszych warunkach, właśnie z punktu widzenia promieniowania? Jeśli chodzi o budowę statków kosmicznych, jeśli chodzi o budowę skafandrów, bo na razie ciągle jeszcze misje, spacery kosmiczne są w skafandrach sprzed 30-40 lat, a mają być nowe. Jaki postęp technologiczny tu się dokonał? Na co pani liczy jako ekspert od tych właśnie zagrożeń?

Myśmy się bardzo dużo nauczyli po misjach Apollo, jeśli chodzi o promieniowanie, ale też w ogóle jeśli chodzi o wszystkie operacje medyczne. Myślę właśnie o tych wszystkich procedurach medycznych, które stosujemy przygotowując astronautów do wylotu, w trakcie misji, a także po misji. I oczywiście ochrona przed promieniowaniem jonizującym jest to część tych operacji medycznych, o których wspomniałam, którymi ja zarządzam w Europejskiej Agencji Kosmicznej. Tak jak wspomniałam, bardzo dużo się nauczyliśmy po misjach Apollo. Po pierwsze, nauczyliśmy się bardzo dużo o środowisku promieniowania jonizującego i to tak naprawdę pociągnęło za sobą olbrzymi postęp w technologiach dozymetrycznych, dedykowanych właśnie misjom kosmicznym. I my teraz, dokładnie w tym momencie opracowujemy w Europejskiej Agencji Kosmicznej nowe dozymetry, które będą latały z naszymi astronautami właśnie na Księżyc. To jest konsekwencją tych wszystkich rzeczy, których nauczyliśmy się między innymi po misjach Apollo. 

Po drugie, w zasadzie nauczyliśmy się czego nie robić. Misje Apollo to były misje bardzo ryzykowne, było około 50% szans na przeżycie. Przede wszystkim właśnie ze względu na promieniowanie jonizujące. I tam astronauci mieli bardzo dużo szczęścia. Oni podróżowali w momencie, kiedy słońce było aktywne i było tam sporo takich bardzo dużych wybuchów na Słońcu, które na szczęście wydarzyły się między misjami. Taką ciekawostką jest fakt, że jedno z największych zarejestrowanych do tej pory wydarzeń słonecznych wydarzyło się między misjami Apollo 16 i Apollo 17. Gdyby one wyleciały zgodnie z planem, pewnie jedna z nich trafiłaby na to wydarzenie słoneczne. Problem polegał na tym, że osłony statku Apollo nie były wystarczające, żeby astronautów ochronić. I bardzo prawdopodobne jest, że dawki by przekroczyły tę granicę bezpieczeństwa, co oznaczałoby, że astronauci wrócili by na Ziemię z syndromem postradiacyjnym, co oczywiście byłoby bezpośrednim zagrożeniem życia i zdrowia. Do tego my już dzisiaj nie dopuszczamy. 

Nauczyliśmy się bardzo dużo na temat bezpieczeństwa i osłon. W związku z tym dzisiejsze osłony, które stosujemy, to są materiały lekkie, które są oparte o wodór i które będą chroniły przed tymi najczarniejszymi scenariuszami, jeśli chodzi o środowisko promieniowania jonizującego w kosmosie. I na to dzisiaj stawiamy największy nacisk. Właśnie na te osłony. Niestety, jeśli chodzi o skafandry do spaceru kosmicznego, my nie traktujemy ich jako jakiejkolwiek osłony. Uważamy w zasadzie, że astronauci są nieodsunięci i poruszają się w takiej wolnej przestrzeni kosmicznej. I oczywiście podczas każdego spaceru kosmicznego oni dzisiaj mają i na Księżycu również będą mieli dedykowane dozymetry tak, aby dokładnie badać tą dynamikę zmian środowiska jonizującego wtedy, kiedy oni będą właśnie na zewnątrz statku.