Door astronomen ontwikkelde technieken kunnen helpen in de strijd tegen borst- en huidkanker. Charlie Jeynes van de Universiteit van Exeter zal vandaag het werk van zijn en prof. Tim Harries-team presenteren op de RAS National Astronomy Meeting (NAM 2019) aan de Universiteit van Lancaster.

Een groot deel van de astronomie is afhankelijk van de detectie en analyse van licht. Bijvoorbeeld, wetenschappers bestuderen het verstrooide licht, geabsorbeerd en opnieuw uitgestoten in wolken van gas en stof, het verkrijgen van informatie over hun interieur.

Ondanks de grote verschillen in schaal, de processen die licht ondergaat wanneer ze door het menselijk lichaam reizen, lijken erg op die in de ruimte. En als er dingen misgaan - wanneer weefsel kankerachtig wordt - zou die verandering moeten verschijnen.

In het Verenigd Koninkrijk, bijna 60, 000 vrouwen worden elk jaar gediagnosticeerd met borstkanker, en 12, 000 sterven. Vroege diagnose is de sleutel, 90% van de vrouwen die in het vroegste stadium werden gediagnosticeerd, overleeft ten minste vijf jaar, vergeleken met 15% voor vrouwen met de diagnose in het meest vergevorderde stadium.

Kanker creëert kleine afzettingen van calcium in borsten, gedetecteerd door een verschuiving in de golflengte van het licht wanneer het door het weefsel gaat. Het Exeter-team realiseerde zich dat de computercodes die zijn ontwikkeld om de vorming van sterren en planeten te bestuderen, kunnen worden toegepast om deze afzettingen te vinden.

Charlie merkte op:"Licht is van fundamenteel belang voor een breed scala aan medische vooruitgang, zoals het meten van de bloedoxygenatie bij te vroeg geboren baby's, of het behandelen van wijnvlekken met lasers. Er is dus een natuurlijke connectie met astronomie, en we zijn verheugd om ons werk te gebruiken om kanker aan te pakken."

Werken met biomedische wetenschapper Nick Stone, ook in Exeter, het team verfijnt computermodellen om beter te begrijpen hoe gedetecteerd licht wordt beïnvloed door menselijk weefsel. Ze verwachten uiteindelijk een snelle diagnostische test te ontwikkelen die onnodige biopsieën vermijdt, verbetering van de overlevingskansen van duizenden vrouwen. Er wordt al gewerkt met clinici in het RD&E-ziekenhuis van Exeter om de technologie te testen en de weg vrij te maken voor grotere klinische onderzoeken

Bij een tweede project het team van Exeter gebruikt computermodellen voor een mogelijke nieuwe behandeling voor niet-melanoom huidkanker (NMSC). Dit is de meest voorkomende vorm van kanker, met meer dan 80 000 gevallen gemeld in Engeland per jaar. NMSC zal naar verwachting de NHS £ 180 miljoen per jaar kosten in 2020, een cijfer dat zal stijgen naarmate de ziekte vaker voorkomt.

In een samenwerking met Alison Curnow van de University of Exeter Medical School, de wetenschappers gebruiken hun code om een ​​gesimuleerd 'virtueel laboratorium' te ontwikkelen voor het bestuderen van de behandeling van huidkanker. De tweeledige aanval kijkt naar door licht geactiveerde medicijnen (fotodynamische therapie) en door licht verwarmde nanodeeltjes (fotothermische therapie).

De simulatie bekijkt hoe gouden nanodeeltjes in een virtuele huidtumor worden verwarmd door blootstelling aan nabij-infrarood licht. Na 1 seconde bestraling, de tumor warmt op met 3 graden Celsius. Na 10 minuten, dezelfde tumor wordt 20 graden verwarmd - genoeg om zijn cellen te doden. Tot dusver, fotothermische therapie met nanodeeltjes is effectief geweest bij ratten, maar met de code van het team om de experimentele omstandigheden te beperken, ze werken aan het vertalen van de technologie voor mensen.

Charlie zei:"Vooruitgang in de fundamentele wetenschap mag nooit geïsoleerd worden gezien. Astronomie is geen uitzondering, en hoewel het in het begin onmogelijk te voorspellen is, zijn ontdekkingen en technieken komen vaak de samenleving ten goede. Ons werk is daar een goed voorbeeld van, en ik ben echt trots dat we onze medische collega's helpen oorlog te voeren tegen kanker."

De volgende stappen omvatten het gebruik van 3D-gerenderde modellen die zijn genomen van afbeeldingen van echte tumoren, en simuleren hoe deze zouden reageren op verschillende behandelingsregimes. Er zijn gegevens over hoe deze tumoren op de behandeling reageerden, die uitstekende 'grondwaarheid'-gegevens geeft waarmee de modellen kunnen worden vergeleken. Op deze manier kan het team voorspellen of verschillende soorten behandelingen effectiever zijn voor een bepaald tumortype, en artsen in staat te stellen meer opties te hebben als het gaat om het kiezen van een behandelplan.