Un modelo que muestra luz (rojo / amarillo) penetrando en la superficie del pecho humano (triángulos blancos). Crédito:Tim Harries
Las técnicas desarrolladas por los astrónomos podrían ayudar en la lucha contra el cáncer de mama y de piel. Charlie Jeynes de la Universidad de Exeter presentará hoy el trabajo de su equipo y el del profesor Tim Harries en la Reunión Nacional de Astronomía RAS (NAM 2019) en la Universidad de Lancaster.
Gran parte de la astronomía depende de la detección y el análisis de la luz. Por ejemplo, los científicos estudian la luz dispersa, absorbido y reemitido en nubes de gas y polvo, obteniendo información sobre su interior.
A pesar de las grandes diferencias de escala, los procesos que sufre la luz cuando viaja a través del cuerpo humano son muy similares a los que se ven en el espacio. Y cuando las cosas van mal, cuando el tejido se vuelve canceroso, ese cambio debería aparecer.
En el Reino Unido, casi 60, 000 mujeres son diagnosticadas con cáncer de mama cada año, y 12, 000 mueren. El diagnóstico temprano es clave, con el 90% de las mujeres diagnosticadas en la etapa más temprana que sobreviven durante al menos cinco años, en comparación con el 15% de las mujeres diagnosticadas con el estadio más avanzado.
El cáncer crea pequeños depósitos de calcio en los senos, detectado a través de un cambio en la longitud de onda de la luz a medida que atraviesa el tejido. El equipo de Exeter se dio cuenta de que los códigos informáticos desarrollados para estudiar la formación de estrellas y planetas podrían aplicarse para encontrar estos depósitos.
Charlie comentó:"La luz es fundamental para una amplia gama de avances médicos, como medir la oxigenación de la sangre en bebés prematuros, o el tratamiento de las manchas de vino de Oporto con láser. Por tanto, existe una conexión natural con la astronomía, y estamos encantados de utilizar nuestro trabajo para combatir el cáncer ".
Las simulaciones de luz infrarroja cercana (NIR) que penetra en el tejido de la piel muestran que después de 1 segundo de irradiación, un tumor (incrustado 9 mm en el tejido de la piel) infundido con nanopartículas de oro que absorben NIR, se calienta unos 3 grados centígrados, mientras que después de 10 minutos se ha calentado más de 20 grados centígrados. Esta es una dosis térmica suficiente para matar las células cancerosas. Crédito:Charlie Jeynes
Trabajando con el científico biomédico Nick Stone, también en Exeter, el equipo está perfeccionando modelos informáticos para comprender mejor cómo la luz detectada se ve afectada por el tejido humano. Eventualmente esperan desarrollar una prueba de diagnóstico rápido que evite biopsias innecesarias, mejorar las perspectivas de supervivencia de miles de mujeres. Ya se está trabajando con los médicos del hospital RD&E de Exeter para poner a prueba la tecnología y allanar el camino para ensayos clínicos más grandes.
En un segundo proyecto, el equipo de Exeter está utilizando modelos informáticos para un posible tratamiento nuevo para el cáncer de piel no melanoma (NMSC). Este es el tipo de cáncer más común, con más de 80, 000 casos notificados en Inglaterra cada año. Se espera que NMSC cueste al NHS £ 180 millones al año para 2020, una cifra que aumentará a medida que la enfermedad se vuelva más prevalente.
En asociación con Alison Curnow de la Facultad de Medicina de la Universidad de Exeter, los científicos están utilizando su código para desarrollar un "laboratorio virtual" simulado para estudiar el tratamiento del cáncer de piel. El ataque de dos puntas se centra en los fármacos activados por la luz (terapia fotodinámica) y las nanopartículas calentadas por luz (terapia fototérmica).
La simulación observa cómo las nanopartículas de oro en un tumor de piel virtual se calientan al exponerlas a la luz del infrarrojo cercano. Después de 1 segundo de irradiación, el tumor se calienta 3 grados centígrados. Después de 10 minutos, el mismo tumor se calienta 20 grados, lo suficiente para matar sus células. Hasta aquí, La terapia fototérmica con nanopartículas ha sido eficaz en ratas, pero con el código del equipo para reducir las condiciones experimentales, están trabajando para traducir la tecnología para los humanos.
Un modelo de computadora que muestra la luz siguiendo trayectorias complejas a medida que atraviesa el tejido. Crédito:Tim Harries
Charlie dijo:"Los avances en la ciencia fundamental nunca deben verse de forma aislada. La astronomía no es una excepción, y aunque imposible de predecir al principio, sus descubrimientos y técnicas a menudo benefician a la sociedad. Nuestro trabajo es un gran ejemplo de eso, y estoy muy orgulloso de que estemos ayudando a nuestros colegas médicos a librar la guerra contra el cáncer ".
Los siguientes pasos incluyen el uso de modelos renderizados en 3-D tomados de imágenes de tumores reales, y simulando cómo responderían a diferentes regímenes de tratamiento. Existen datos sobre cómo estos tumores respondieron al tratamiento, lo que proporciona excelentes datos de "verdad fundamental" con los que comparar los modelos. De esta manera, el equipo podrá predecir si diferentes tipos de tratamiento serían más efectivos para un tipo de tumor en particular. y permitir que los médicos tengan más opciones a la hora de elegir un plan de tratamiento.
