Astronomer hjælper med at føre krig mod kræft

Teknikker udviklet af astronomer kan hjælpe i kampen mod bryst- og hudkræft. Charlie Jeynes ved University of Exeter vil præsentere sit og prof Tim Harries teams arbejde i dag ved RAS National Astronomy Meeting (NAM 2019) på University of Lancaster.

En stor del af astronomi afhænger af detektering og analyse af lys. For eksempel, videnskabsmænd studerer det spredte lys, absorberes og genudsendes i skyer af gas og støv, indhente oplysninger om deres indre.

På trods af de store forskelle i skala, de processer, som lyset gennemgår, når det rejser gennem menneskekroppen, ligner meget dem, der ses i rummet. Og når det går galt - når væv bliver kræft - bør den ændring vise sig.

I Storbritannien, næsten 60, 000 kvinder diagnosticeres med brystkræft hvert år, og 12, 000 dør. Tidlig diagnose er nøglen, med 90 % af kvinder diagnosticeret på det tidligste stadie overlever i mindst fem år, sammenlignet med 15 % for kvinder diagnosticeret med det mest fremskredne stadie.

Kræft skaber små aflejringer af calcium i brysterne, detekteres gennem et skift i lysets bølgelængde, når det passerer gennem vævet. Exeter-holdet indså, at de computerkoder, der er udviklet til at studere dannelsen af ​​stjerner og planeter, kunne bruges til at finde disse aflejringer.

Charlie kommenterede:"Lys er grundlæggende for en bred vifte af medicinske fremskridt, som måling af blodiltning hos for tidligt fødte børn, eller behandling af portvinspletter med lasere. Så der er en naturlig sammenhæng med astronomi, og vi er glade for at bruge vores arbejde til at bekæmpe kræft."

Arbejder med biomedicinsk videnskabsmand Nick Stone, også i Exeter, holdet forfiner computermodeller for bedre at forstå, hvordan detekteret lys påvirkes af menneskeligt væv. De forventer til sidst at udvikle en hurtig diagnostisk test, der undgår unødvendige biopsier, forbedring af mulighederne for overlevelse for tusindvis af kvinder. Arbejdet er allerede i gang med klinikere på Exeters RD&E-hospital for at pilotere teknologien og bane vejen for større kliniske forsøg

I et andet projekt, Exeter-teamet bruger computermodeller til en potentiel ny behandling af ikke-melanom hudkræft (NMSC). Dette er den mest almindelige form for kræft, med mere end 80, 000 tilfælde rapporteret i England hvert år. NMSC forventes at koste NHS 180 millioner pund om året i 2020, et tal, der forventes at stige i takt med, at sygdommen bliver mere udbredt.

I et partnerskab med Alison Curnow fra University of Exeter Medical School, forskerne bruger deres kode til at udvikle et simuleret 'virtuelt laboratorium' til at studere hudkræftbehandling. Det tostrengede angreb ser på lysaktiverede lægemidler (fotodynamisk terapi) og lysopvarmede nanopartikler (fototermisk terapi).

Simuleringen ser på, hvordan guldnanopartikler i en virtuel hudtumor opvarmes ved eksponering for nær-infrarødt lys. Efter 1 sekunds bestråling, tumoren opvarmes med 3 grader celsius. Efter 10 minutter, den samme tumor opvarmes med 20 grader - nok til at dræbe dens celler. Indtil nu, fototermisk behandling med nanopartikler har været effektiv hos rotter, men med holdets kode til at indsnævre eksperimentelle forhold, de arbejder på at oversætte teknologien til mennesker.

Charlie sagde:"Fremskridt inden for grundlæggende videnskab bør aldrig ses isoleret. Astronomi er ingen undtagelse, og selvom det er umuligt at forudsige i starten, dets opdagelser og teknikker gavner ofte samfundet. Vores arbejde er et godt eksempel på det, og jeg er virkelig stolt over, at vi hjælper vores lægekolleger med at føre krig mod kræft."

De næste trin inkluderer brug af 3-D-renderede modeller taget fra billeder af rigtige tumorer, og simulering af, hvordan disse ville reagere på forskellige behandlingsregimer. Der findes data om, hvordan disse tumorer reagerede på behandling, som giver fremragende 'grundsandhed'-data, som man kan sammenligne modellerne med. På denne måde vil teamet være i stand til at forudsige, om forskellige typer behandling vil være mere effektive for en bestemt tumortype, og gøre det muligt for klinikere at have flere muligheder, når det kommer til at vælge en behandlingsplan.