Csillagászati módszerekkel a rák ellen

3148

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 újra kibocsájtott 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 Jeynes.

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

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 bizonyos biopsziák, ezzel együtt több ezer 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.

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)

„Az alapvető tudományok fejlődését sosem szabad különállónak tekinteni. A csillagászat sem kivétel ez alól, 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 Jeynes.

A következő lépésként valós daganatok felvételei alapján készült 3D modelleken fogják szimulálni, hogyan reagálnak a különböző kezelésekre. Mivel vannak valós adatok arról, hogyan reagáltak ezek a tumorok a kezelésre, így kiváló hátteret szolgáltatnak, amely 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: phys.org

Hozzászólás

hozzászólás