Csillagászati módszerekkel a rák ellen

 

Csillagászok által kifejlesztett technikák segíthetnek a mell-, és bőrrák elleni küzdelemben. Charlie Jeynes (University of Exeter) és Tim Harries professzor mutatták be a napokban kutatásukat a 2019-es RAS Nemzetközi Csillagászati Gyűlésen, melynek a University of Lancaster adott helyet.

A csillagászati kutatások jelentős része a fény detektálásán és analízisén alapszik. Például a gáz és por alkotta felhők által szórt, elnyelt és újrakibocsájtott fényből információkat szerezhetünk róluk és szerkezetükről. Bár a méretskálák közti különbség óriási, a fény emberi testen való áthaladásának folyamata nagyon hasonló ahhoz, amit az űrben megfigyelhetünk. Mikor pedig valami baj történik, például a szövetek elrákosodnak, ez a változás ebben is megjelenik.

A fény (sárga/piros) behatolásának modellezése egy emberi mellszövetbe (fehér). (Tim Harries)

A rák apró kálcium-lerakatokat képez a mellekben, melyeket ki lehet mutatni a szöveten áthaladó fény hullámhosszának megváltozásából. Az Exeter kutatócsapata felfedezte, hogy a csillagok és bolygók kialakulásához kifejlesztett számítógépes kódok ezen lerakatok megtalálására is alkalmasak.

„A fénynek számos orvosi fejlesztésben alapvető szerepe van, mint például a koraszülött babák véroxigénszintjének mérése, vagy a naevus flammeus veleszületett érelváltozás lézeres gyógyítása. Tehát természetes a kötődés a csillagászathoz, mi pedig nagyon örülünk, hogy a munkánkkal a rák gyógyítását segíthetjük.” – mondta Charlie.

A szövet közeli-infravörös tartományú fénnyel való besugárzásának szimulációi, melyek azt mutatják, hogyan melegszenek fel a fényt elnyelő arany nanorészecskék a fototermális terápia során. (Charlie Jeynes)

Nick Stone (University of Exeter) orvosbiológiai kutatóval együttműködve a csoport számítógépes modellek finomításán dolgozik, hogy jobban értsék, milyen hatással vannak a szövetek az észlelt fényre. Várakozásaik szerint idővel ki tudnak fejleszteni egy olyan gyors diagnosztikai tesztet, amellyel elkerülhetőek lennének a felesleges biopsziák, ezzel többezer ember túlélési esélyeit növelve. Kutatásuk már az Exeter RD&E kórházában klinikusokkal együttműködve zajlik, tesztelik a technológiát és előkészítik az utat a nagyobb volumenű klinikai vizsgálatokhoz.

Virtuális laboratórium a bőrrák ellen

Második projektjükben a kutatócsoport számítógépes modelleket használ a nem-melanoma szerkezetű bőrrák (NMSC) egy új lehetséges kezeléséhez. Az egyetem orvosi részlegének kutatójával, Alison Curnow-val együttműködve „virtuális laboratóriumot” fejlesztenek a bőrrák kezelésének tanulmányozására. A kétfrontos támadás fény-aktiválta gyógyszereket (fotodinamikus terápia) és fény-fűtötte nanorészecskéket (fototermális terápia) is vizsgál.

A szimuláció során azt kutatják, hogyan melegszenek fel egy virtuális bőrdaganatba juttatott arany nanorészecskék közeli-infravörös tartományú fény hatására. 1 másodpercnyi besugárzás után a tumor 3 °C-kal, 10 perc után 20 °C-kal melegszik fel, amely már elegendő a sejtek elpusztításához is. Eddig a fototermális terápia állatkísérletekben sikeresnek bizonyult, a kutatócsoport programjával azonban le tudják szűkíteni a kísérleti feltételeket, így haladva a technológia emberi használatba való átültetése felé.

Számítógépes modell szemlélteti a fénysugarak bonyolult útját, miután áthaladtak a szöveten. (Tim Harries)

„Az alapvető tudományok fejlődését sosem szabad különállónak tekinteni. A csillagászat sem kivétel ezalól, és bár az indulásnál sokszor lehetetlen megmondani hogyan, de felfedezései és technikái a társadalom számára is közvetlen hasznot nyújtanak. A mi munkánk is kiváló példája ennek és roppant büszke vagyok rá, hogy orvos kollégáinknak segíthetünk a rákkal folytatott küzdelmükben.” – mondta Charlie.

A következő lépésként valós daganatok felvételei alapján készült 3D modelleken fogják szimulálni, hogyan reagálnak különböző kezelésekre. Mivel vannak valós adatok arról, hogyan reagáltak ezek a tumorok a kezelésre, így kiváló hátteret szolgáltatnak, mely mérési eredményekkel a modelleket validálni tudják. Így a kutatócsoport munkájával képesek lehetünk adott típusú daganatokra jó eséllyel előrejelezni, hogy mely típusú kezelés lesz hatékony, ezzel több választási lehetőséget nyújtva a klinikusoknak a kezelési terv összeállításakor.

Forrás: csillagászat.hu