آزمایشات آنن چنسلر، درمان بیماری‌ها را با استفاده از داروهای فضایی امکان‌پذیر کرد

دکتر سرنا آنن چنسلر، جراح پرواز ۴۳ ساله‌ به مدت ۱۳ سال به ناسا خدمت کرده‌ است؛ علاوه بر این، او در زمینه‌های مهندسی برق، غواصی و پزشک هوافضایی و داخلی هم تخصص دارد. چنسلر اخیرا پس از اقامت ۶ ماهه در فضا به زمین بازگشته است؛ سفر او در گروه‌های اعزامی ۵۶ و ۵۷ قرار می‌گیرد.

گرچه تاکنون صدها نفر به فضا رفته‌اند اما پژوهش‌های ریزگرانش مانند پژوهش‌های چنسلر به‌صورت مستقیم بر روش‌های درمانی روی زمین تأثیر می‌گذارند. چنسلر با هدف افزایش دانش درباره‌ی بدن انسان و همچنین بهبود زندگی افراد مبتلا به سرطان، پارکینسون و پوکی استخوان، آزمایش‌های متعددی را در فضا انجام داده است. او می‌گوید:

براساس تصور بسیاری از افراد، آزمایش‌های فضایی تنها محدود به اکتشافات فضایی می‌شوند؛ در حالی که درمان بیماری مردم روی زمین یکی از اولویت‌های ما است.

او می‌گوید از ابتدا می‌دانست روزی زمین را ترک خواهد کرد. وقتی آنن چنسلر ۱۵ ساله بود برای اولین‌بار طعم فضا را چشید و در آکادمی فضایی مرکز راکت و فضایی ایالات‌متحده در هانتسویل آلاباما در نقش یک جراح پرواز، مأموریت شبیه‌سازی فضایی را تجربه کرد. این مرکز کمپی برای آموزش فضانوردی و اجرای اعزام‌های فضایی برای دانش‌آموزان است. چنسلر به‌شدت تحت تأثیر این تجربه قرار گرفت و وقتی پدر و مادرش در مورد آن تجربه از او پرسیدند، پاسخ داد: «این کار همان کاری است که دوست دارم تمام عمر تجربه کنم.»

سرنا آنن چنسلر در سال ۱۹۹۲ به آکادمی فضایی پیوست

آنن چنسلر در تاریخ ۶ ژوئن ۲۰۱۸ از ایستگاه فضایی بایکانور روسیه در قزاقستان به فضا رفت. چنسلر همراه‌با الکساندر گرست، مهندس پرواز آلمانی و سرجی پروکوپیف، فرمانده‌ی روسی با فضاپیمای سایوز MS-09 با پیشرانه‌ی ۴۲۱ هزار کیلوگرم و سرعت ۱۷۷۰ کیلومتر بر ساعت سفر خود را آغاز کرد.

در این لحظه مغز دقیقا نمی‌داند چه کاری را باید انجام دهد زیرا هیچ نقطه‌ی بالا و پایینی وجود ندارد. می‌توانید اطراف سقف، دیوارها یا کف حرکت کنید؛ اما وقتی برای اولین‌بار در این موقعیت قرار گرفتم، خیلی گیج شدم زیرا دقیقا مطمئن نبودم کجا هستم.

زمان زیادی نگذشت تا آنن به زندگی در ریزگرانش عادت کند؛ اما عادت به محیط استریل ISS برای او دشوارتر بود؛ زیرا حرکت هوا را احساس نمی‌کرد. تعداد پنجره‌های ایستگاه فضایی اندک بود، به همین دلیل برای افزایش سروصدا به انواع موسیقی راک، کلاسیک و رپ روی آورد. او می‌گوید: «محیط ایستگاه فضایی، محیطی ماشینی با سروصدای اندک است. موسیقی این سکوت را می‌شکند.»

کنار رفتن پوشش کپسول و دیدن زمین از فضا برای اولین‌بار

در شرایط ریزگرانش اتفاق‌های عجیبی برای بدن انسان رخ می‌دهد. به نقل از ناسا، مواد معدنی ضروری ازجمله کلسیم در بدن فضانوردها به شکل چشمگیری کاهش می‌یابند و تراکم استخوان ماهانه یک درصد افت می‌کند. این شرایط دقیقا مشابه شرایط فرد مبتلا به پوکی استخوان است. با افزایش شکنندگی استخوان، فرد مبتلا به پوکی استخوان دچار خمیدگی یا کاهش وزن می‌شود. پژوهشگرها می‌توانند با بررسی تغییرات فضانوردهایی مانند آنن چنسلر به درک بهتری از آثار افزایش سن برسند. چنسلر نمونه‌هایی از خون، ادرار، بزاق و حتی مدفوع خود را جمع‌آوری کرده است. او می‌گوید:

جمع‌آوری ادرار در مدار زمین کار ساده‌ای نیست. در ریزگرانش قطره‌های ادرار در همه‌جا شناور می‌شوند و ممکن است به تجهیزات آسیب برسانند. اما با اعمال تغییرات پیوسته در بسته‌بندی نمونه‌ها می‌توان به این هدف رسید.

دانشمندان روی زمین در مرحله‌ی بعد نمونه‌ها را بررسی کردند. آن‌ها برای بررسی ماهیچه‌های میوتوم (به گروهی از ماهیچه‌ها گفته می‌شود که فقط از یک عصب نخاعی، عصب می‌گیرند) به بررسی آهنگ استراحت ماهیچه‌ها پرداختند. از نتایج این بررسی می‌توان به روش‌های درمانی جدیدی برای سالخوردگی و درمان افراد مبتلا به معلولیت رسید. به‌گفته‌ی چنسلر:

این آزمایش‌ها جالب‌اند. آن‌ها می‌توانند ما را زیر نظر بگیرند و براساس بیماری‌های استخوانی ما داروهای مشخصی را تست کنند. این آزمایش‌ها می‌توانند بر زندگی میلیون‌ها انسان مبتلا به پوکی استخوان در زمین هم تأثیر بگذارند.

سرنا آنن چنسلر در طول مأموریت اعزامی ۵۷ در حال ترکیب نمونه‌ کریستال‌های پروتئینی

چنسلر علاوه بر اینکه سوژه‌ی این بررسی بود، صدها آزمایش مرتبط با سلامت انسان را نیز اجرا کرد؛ برای مثال او از نمونه‌های بیولوژیکی مانند اسپرم انسانی و گاوی برای آزمایش‌های باروری استفاده کرد. دانشمندان با این آزمایش‌ها به درک جدیدی از تولیدمثل در فضا خواهند رسید.

او همچنین به کریستالی‌سازی پروتئین LRRK2 (کیناز ۲ تکرار غنی‌شده‌ی لوسین) پرداخت که در بیماران مبتلا به بیماری پارکینسون دیده می‌شود (در طول دوره‌ی بررسی، کریستال‌های پروتئینی رشد بیشتری داشتند و در شرایط ریزگرانش یکپارچه‌تر از زمین بودند). دانشمندان با تحلیل ساختار پروتئینی می‌توانند نقش آن در پارکینسون را بهتر درک کنند و داروهای این بیماری را بهبود دهند.

چنسلر در طول دوره‌ی ۱۹۷ روزه‌ی اقامتش در فضا، سلول‌های اندوتلیال را بررسی کرد؛ سلول‌های اندوتلیال، سلول‌هایی برای ایجاد مرز بین رگ‌های خونی هستند. چنسلر در این بررسی سعی کرد به این سؤال پاسخ دهد: آیا می‌توان از EC-های‌ (سلول‌های اندوتلیال) پرورش‌یافته در ریزگرانش به‌عنوان سیستم مدل مناسبی برای آزمایش‌های درمان سرطان استفاده کرد؟ او می‌گوید: «من به پژوهش‌های درمان سرطان کمک می‌کنم؛ با این پژوهش‌ها می‌توان به تمایل رشد سلول‌ها در ریزگرانش پی برد.»

سرنا آنن چنسلر در حال اجرای آزمایش درمان سرطان داخل glovebox (محفظه‌ی عایق‌داری که برای دسترسی به مواد خطرناک از آن استفاده می‌شود)

یکی از نشانه‌های سرطان، قابلیت تشکیل رگ‌های خونی جدید برای تغذیه‌ی تومور است؛ به همین دلیل با نابودی منبع تأمین خون به کمک دارو می‌توان به درمان این بیماری کمک کرد. به‌گفته‌ی چنسلر، سلول‌های اندوتلیال در فضا مدت طولانی‌تری به رشد ادامه می‌دهند و رشد آن‌ها مشابه رشد داخل بدن است. دانشمندان با بررسی این سلول‌ها می‌توانند عامل‌های شیمی‌درمانی یا داروهای جدید سرطانی را تست کنند. چنسلر مطمئن است یافته‌های او در فضا می‌توانند روی زمین مفید واقع شوند. او می‌گوید: «خیلی سریع، حتی در طول سه تا پنج سال آینده می‌توان سرطان را روی زمین درمان کرد.»

گرچه مأموریت ساختگی فضایی چنسلر در دوران نوجوانی، او را در مسیر فضانوردی قرار داد؛ اما تحصیلات وی به‌ویژه دریافت مدرک مهندسی برق از دانشگاه جورج واشنگتن در سال ۱۹۹۷، فارغ‌التحصیلی از دانشکده‌ی پزشکی دانشگاه مرکز علوم بهداشتی تگزاس در سال ۲۰۰۱ و تکمیل رزیدنسی در پزشکی داخلی و پزشکی هوافضا در دانشگاه پزشکی تگزاس او را به سمت ناسا هدایت کرد. او می‌گوید:

هیچ مسیر مشخصی برای من وجود نداشت که بخواهم آن را به‌عنوان مسیر فضانوردی خود تعریف کنم؛ اما من همیشه از کاری که انجام می‌دادم لذت می‌بردم. عاشق پزشکی و عاشق کاربرد پزشکی در هوافضا بودم؛ بنابراین همین که به سمت جلو پیش می‌رفتم، درهای زیادی برایم باز شدند.

سرنا آنن چنسلر در حال نمونه‌برداری خون ایمنی با الکساندر گرست

چنسلر برای اولین‌بار در سال ۲۰۰۶ به‌عنوان جراح پرواز یا پزشک فضانوردها مشغول به کار شد. او در سال ۲۰۰۹ در حالی که در پارکینگ یک رستوران چینی بود، تماسی دریافت کرد که سال‌ها منتظرش بود. پگی ویتسون، فضانورد سابق ناسا و اولین فرمانده‌ زن در ISS و استیون لیندسی، فضانورد سابق ناسا، او را به بیستمین کلاس فضانوردی دعوت کردند. چنسلر می‌گوید: «به یاد می‌آورم که پس از قطع تلفن جیغ کوچکی در خودروی خود زدم. بلافاصله همان موقع با خانواده‌ام تماس گرفتم.»

یکی از استعدادهای چنسلر، برخورداری از ذهنیت قوی برای رسیدن به اهداف است؛ استعدادی که از والدین خود به ارث برده است. چنسلر می‌گوید: «برای رسیدن به خواسته و هدف، همه چیز برای شما مرتب و آماده نیست. باید یک مجموعه از موانع را کنار زده و همه چیز را نادیده بگیرید.»

پیام ساده اما قوی چنسلر برای دانشجویان این است: «خود را محدود نکنید.» او در ادامه می‌گوید:

پدر من مردی فقیر بود. وقتی در سال ۱۹۶۰ از کوبا به آمریکا مهاجرت کرد، تقریبا هیچ چیز نداشت. شما می‌توانید با هیچ‌چیز شروع کنید و به همه‌چیز برسید. همه‌چیز به این بستگی دارد که چه رویایی داشته باشید و چه کارهایی را بخواهید انجام بدهید.

چنسلر قبل از رفتن به فضا به مدت دو سال در مرکز فضایی جانسن آموزش می‌دید. به نقل از الین آر میرالس، دستیار معاون بخش فناوری و نوآوری‌های اطلاعات استراتژیک در دانشگاه هوستون کلیر لیک و سرپرست سابق مهندسین ناسا، او به کمک شبیه‌سازی رباتیک در آزمایشگاه واقعیت مجازی ناسا، تمرین‌های خارج از سفینه‌ را انجام داد.

در سال ۲۰۰۹، چنسلر به‌عنوان عضوی از بیستمین کلاس فضانوردی ناسا انتخاب شد

یکی از درس‌ها، اقدامات ضروری در صورت جداشدن از ایستگاه فضایی و اجرای پیاده‌روی فضایی بود. میرالس با استفاده از هدست VR، شبیه‌سازهای حرکتی و گرافیکی زمان واقعی، روش تغییر ورودی‌های کنترل‌کننده‌ی دستی SAFER لباس فضایی را آموزش داد (کمک ساده برای EVA Rescue). در این تمرین ژاکت حیات پیاده‌روی فضایی مانند یک کوله‌پشتی همراه‌با پیشرانه‌های نیتروژنی به فضانورد وصل می‌شود که امکان حرکت به اطراف را به او می‌دهد. میرالس، چنسلر را فردی حرفه‌ای و باهوش توصیف می‌کند: «او جراح پروازی است که محیط و پیچیدگی بالای آن را به‌خوبی می‌شناسد. همچنین از بنیه‌ی قوی، قدرت و انعطاف بالایی برخوردار است.»

چنسلر بالافاصله پس از آنکه به‌عنوان فضانورد انتخاب شد، ماجراجویی خود در محیط‌های خشن مثل آزمایشگاه‌های زیردریایی را آغاز کرد. چنسلر برای تکمیل بخشی از مأموریت ناسا برای کار در محیط‌های خشن (Neemo 20) به مدت ۱۷ روز در زیستگاه آبی وزارت ملی جو و اقیانوس در عمق ۱۸ متری ساحل کی لارگوی فلوریدا مشغول به کار شد و آزمایش‌های علمی ازجمله نمونه‌برداری از گونه‌ی مرجانی Siderastrea siderea در عمق کم (۱۷ متر زیر آب) و عمق زیاد (۲۷ متر زیر آب) را اجرا کرد. او می‌گوید: «زندگی زیر دریا یکی از دوره‌های افتخارآمیز کار من است.»

دانشمندان در مرحله‌ی بعد برای بررسی ارتباط قارچ‌ها، باکتری‌ها و جلبک‌ها با تغییر مرجان‌ها در مناطق عمیق و کم‌عمق دریا، نمونه‌ها را تحلیل کردند. به‌گفته‌ی دنیل مرسلیس، پژوهشگر فوق‌دکترای دانشگاه بین‌المللی فلوریدا که در طول مأموریت Neemo 20 با آنن چنسلر همکار بود، تجمع‌های میکروبی می‌توانند سرنخ‌هایی درباره‌ی نحوه‌ی تراکم مرجانی در عمق‌های مختلف بدهند. او می‌گوید:

چنسلر موفق به شناسایی گونه‌های مرجانی و نمونه‌برداری دقیق آن‌ها شد. توانایی‌های رهبری و شایستگی بالای او تحسین زیست‌شناسان مرجانی را برانگیخته است.

آنن چنسلر در آزمایشگاه واقعیت مجازی ناسا آموزش دید

تیم Neemo 20 همچنین برای حل مشکلات بالقوه‌ی مأموریت‌های آینده‌ی مریخ تلاش کرد. اعضای این تیم تأخیر زمانی ده دقیقه‌ای برقراری ارتباط را شبیه‌سازی کردند که ممکن است هنگام برقراری تماس فضانوردان در مریخ با واحد کنترل مأموریت در زمین رخ دهد. به‌گفته‌ی آنن چنسلر:

ما آزمایش‌هایی انجام دادیم که می‌توانم نصف روز یا کل روز درباره‌ی آن‌ها صحبت کنم. یکی از این آزمایش‌ها، بررسی تأخیر‌ احتمالی ارتباط و تأثیر آن بر عملیات علمی و مشکلات ناشی از آن بود.

آنن چنسلر به‌عنوان عضوی از برنامه‌ی Neemo 20 ناسا به مدت ۱۷ روز زیر دریا زندگی کرد

هدف ناسا قبل از رسیدن به مریخ، بازگشت به ماه با فضاپیمای اوریون تا سال ۲۰۲۴ است. به‌گفته‌ی آنن چنسلر، این مأموریت در زمان تعیین‌شده انجام خواهد شد: «مردم فکر می‌کنند این کار غیرممکن است اما این‌طور نیست.»

مأموریت آرتمیس ناسا که با اقتباس از خدای ماه در اساطیر یونان باستان نام‌گذاری شده،‌ مأموریتی ارسال فضانوردان به قطب جنوب ماه است. یکی از فضانوردهای انتخابی، زن خواهد بود. آنن چنسلر یکی از ۱۲ فضانورد زن فعال در ناسا است که برای این سفر آمادگی کافی را دارد. او در پاسخ به انتخاب خود برای سفر به ماه، لبخندی زد و گفت: «گزینه‌ی انتخابی می‌تواند هر شخصی باشد. من برای بازگشت مجدد به ماه هیجان‌زده هستیم. این بار این بازگشت هدفمند خواهد بود. فکر می‌کنم مردم هم از این سفر خوشحال خواهند شد.»

ما می‌خواهیم روی زمینی با حداقل امکانات قدم بگذاریم. این آغاز راهمان است. سپس زمینه‌ی حضور پایدار خود روی سطح ماه را فراهم می‌کنیم. این کار نیاز به زمان دارد اما من ترجیح می‌دهم به‌جای حدس و گمان و امید و آرزو به سمت مریخ بروم.

ماژول خدمه‌ی اوریون در مرکز فضایی جانسون ناسا در هیوستون

طرح ناسا برای فرستادن انسان به مریخ، چشم‌اندازی بزرگ است اما آیا بدن انسان قادر به تحمل سفری ۹ ماهه در اعماق فضا خواهد بود؟ به‌گفته‌ی آنن چنسلر، پاسخ خیر است: «ما در حباب کوچک نزدیک به زمین به‌خوبی از خطرها در امان هستیم ولی با گذشت زمان، زندگی در فضا تأثیر بیشتری روی بدن و حتی رفتارمان خواهد گذاشت.»

در حال حاضر فضانوردانی که در فاصله‌ی تقریبی ۴۰۸ کیلومتری بالای سطح زمین در ISS زندگی می‌کنند، توسط دیوارهای ضخیم ایستگاه و میدان مغناطیسی زمین در برابر پرتوهای خورشیدی (انرژی در موج‌های الکترومغناطیسی) محافظت می‌شوند؛ اما با سفر به بخش‌های خارجی فضا، پرتوها شدیدتر می‌شوند و انسان‌ها به محافظت بیشتری نیاز دارند. براساس داده‌های به‌دست‌آمده از مریخ‌نورد کیوریاسیتی، این مریخ‌نورد به‌طور میانگین در معرض ۱/۸ میلی سیورت پرتوی کیهانی کهکشانی قرار دارد. این وضعیت مانند این است که کل بدن انسان هر پنج روز زیر سی‌تی‌اسکن قرار بگیرد یا شخصی روزانه ۱۸ بار عکاسی اشعه‌ی ایکس از قفسه‌ی سینه انجام دهد.

به‌گفته‌ی آنن چنسلر، خطر دیگری که فضانوردان حین سفر به مریخ با آن روبه‌رو می‌شوند، رخداد بزرگ ذرات خورشیدی است. عوامل دخیل در این رخداد که برای سلامتی انسان مضر هستند، از ذرات رادیواکتیوی تشکیل شده که با ۹۹ درصد سرعت نور از زبانه‌های خورشیدی به حرکت درمی‌آیند. به‌گفته‌ی چنسلر:

با برخورد به این رویدادها به‌نوعی بیماری شدید پرتویی مبتلا می‌شوید که برای مدتی به‌هیچ‌عنوان احساس خوبی نخواهید داشت. این پرتوها می‌توانند سیستم ایمنی بدن را ضعیف کنند و زمینه را برای بروز مشکلات بعدی فراهم کنند.

ناسا برای محافظت از فضانوردان در برابر پرتوهای مضر در حال کار روی سپرهای پرتویی است. یکی از این سپرها خود فضاپیمای اوریون خواهد بود. کپسول اوریون با قطر ۵ متر و طول تقریبا ۳ متر حتی برای یک فضانورد زن با قد میانگین ۱۶۴ سانتی‌متر هم کوچک است. اگر وارد این کپسول شوید، حتی نمی‌توانید؛ بایستید این در حالی است که قرار است چهار فضانورد در آن قرار بگیرند.

فضای داخلی کپسول خدمه‌ی اوریون

اگرچه کپسول اوریون مشابه ماژول سرویس آپولو ۱۱ است، اما عملکرد مشابهی ندارد. به‌گفته‌ی نوجود مارانسی، رئیس دفتر برنامه‌ریزی مأموریت اکتشافی ناسا، این سازمان درس‌های زیادی را از مأموریت آپولو درباره‌ی محافظت از خدمه آموخته و از این درس‌ها در اوریون هم استفاده کرده است. ماژول خدمه مجهز به محافظ گرمایی است که از مواد فیبر کربنی ساخته شده است. ماژول خدمه همچنین مجهز به بزرگ‌ترین سپر گرمایی است که تاکنون ساخته شده؛ قطر این سپر به پنج متر می‌رسد. به‌گفته‌ی نوجود:

ما از ترکیب‌های کربنی استفاده کردیم که در دوران آپولو از آن‌ها خبری نبود. اغلب بخش‌های کپسول آپولو پر از کامپیوترهایی با ظرفیت محاسباتی بسیار کم بود. حالا می‌توانیم چهار کامپیوتر اضافی را به پرواز دربیاوریم که در برابر پرتوها مقاوم باشند.

فضاپیمای اوریون همچنین مجهز به ابزار دریافت پرتو است. این ابزار به فضانوردان هشدار می‌دهد که در مرکز ماژول پناه بگیرند زیرا به دلیل جرم بیشتر فضاپیما در این نقطه، در برابر ذرات ایمنی بیشتری دارند. دیگر تیم‌های ناسا هم در حال توسعه‌ی فناوری لازم برای تولید لباس‌های محافظتی و سطوح باردار فضاپیما برای انحراف پرتوها هستند؛ اما هنوز هم نکات زیادی برای یادگیری وجود دارد؛ به همین دلیل ناسا در حال جمع‌آوری داده برای توسعه‌ی استراتژی‌های محافظت پرتویی در طول مأموریت آرتمیس است. فعلا یک چیز قطعی است: فرستادن انسان به ماه یا مریخ بدن انسان را وارد محدودیت جدیدی خواهد کرد؛ اما تا چه اندازه؟ هنوز نامشخص نیست. از طرفی ناسا امیدوار است تا سال ۲۰۲۴ با گذاشتن اولین قدم روی ماه به پاسخ مناسبی برای این سؤال برسد.

آنن چنسلر در گنبد پنجره‌دار مدل ISS

به عقیده‌ی چنسلر، فتح مریخ نیازمند تلاش در سطح جهانی است. او می‌گوید:

یکی از مهم‌ترین برداشت‌ها از فعالیت‌های کنونی برنامه‌ی فضایی، تلاش پیوسته برای پیشبرد حضور انسان در فضا است. صرف‌نظر از اینکه سابقه‌ی شما چیست یا رشته‌ی تحصیلی شما شیمی، مهندسی یا پزشکی است، شما در ارتش هستید و در هر کجای جهان که باشید، متعهد به برنامه‌ی فضایی کشور خود هستید.

در حال حاضر چنسلر در حال سفر به سراسر جهان و اشتراک‌گذاری تجربیات منحصربه‌فرد خود با پژوهش‌های بیوپزشکی در زمینه‌ی ریزگرانش است. او می‌گوید: «من از انجام این کار لذت می‌برم؛ زیرا معتقدم بسیاری از مردم حتی در شرایط سخت هم مهربان هستند. من عاشق توصیف این داستان هستم و می‌خواهم مردم به درک بهتری از آن برسند.»