Tekniker utvecklade av astronomer kan hjälpa till i kampen mot bröst- och hudcancer. Charlie Jeynes vid University of Exeter kommer att presentera sitt och Prof Tim Harries teams arbete idag vid RAS National Astronomy Meeting (NAM 2019) vid University of Lancaster.

En stor del av astronomi beror på detektering och analys av ljus. Till exempel, forskare studerar ljuset som sprids, absorberas och återutsänds i moln av gas och damm, få information om deras interiör.

Trots de stora skillnaderna i skala, de processer som ljus genomgår när de färdas genom människokroppen är mycket lika de som ses i rymden. Och när saker går fel - när vävnad blir cancer - bör den förändringen dyka upp.

I UK, nästan 60, 000 kvinnor diagnostiseras med bröstcancer varje år, och 12, 000 dör. Tidig diagnos är nyckeln, med 90 % av kvinnorna som diagnostiserats i det tidigaste skedet överlevde i minst fem år, jämfört med 15 % för kvinnor med diagnosen det mest avancerade stadiet.

Cancer skapar små avlagringar av kalcium i brösten, detekteras genom en förskjutning i ljusets våglängd när det passerar genom vävnaden. Exeter-teamet insåg att datorkoderna som utvecklats för att studera bildandet av stjärnor och planeter kunde användas för att hitta dessa avlagringar.

Charlie kommenterade:"Ljus är grundläggande för en mängd olika medicinska framsteg, som att mäta blodsyresättningen hos för tidigt födda barn, eller behandla portvinsfläckar med laser. Så det finns ett naturligt samband med astronomi, och vi är glada över att använda vårt arbete för att ta oss an cancer."

Arbetar med biomedicinsk forskare Nick Stone, även i Exeter, teamet förfinar datormodeller för att bättre förstå hur detekterat ljus påverkas av mänsklig vävnad. De förväntar sig så småningom att utveckla ett snabbt diagnostiskt test som undviker onödiga biopsier, förbättra möjligheterna till överlevnad för tusentals kvinnor. Arbete pågår redan med kliniker vid Exeters RD&E-sjukhus för att pilotera tekniken och bana väg för större kliniska prövningar

I ett andra projekt, Exeter-teamet använder datormodeller för en potentiell ny behandling för icke-melanom hudcancer (NMSC). Detta är den vanligaste typen av cancer, med mer än 80, 000 fall som rapporteras i England varje år. NMSC förväntas kosta NHS 180 miljoner pund per år 2020, en siffra som kommer att stiga i takt med att sjukdomen blir vanligare.

I ett samarbete med Alison Curnow från University of Exeter Medical School, forskarna använder sin kod för att utveckla ett simulerat "virtuellt laboratorium" för att studera hudcancerbehandling. Den tvådelade attacken tittar på ljusaktiverade läkemedel (fotodynamisk terapi) och ljusuppvärmda nanopartiklar (fototermisk terapi).

Simuleringen tittar på hur guldnanopartiklar i en virtuell hudtumör värms upp genom exponering för nära-infrarött ljus. Efter 1 sekunds bestrålning, tumören värms upp med 3 grader Celsius. Efter 10 minuter, samma tumör värms upp med 20 grader – tillräckligt för att döda dess celler. Än så länge, fototermisk behandling med nanopartiklar har varit effektiv på råttor, men med teamets kod för att begränsa experimentella förhållanden, de arbetar för att översätta tekniken för människor.

Charlie sa:"Framsteg inom grundläggande vetenskap bör aldrig ses isolerat. Astronomi är inget undantag, och även om det är omöjligt att förutse i början, dess upptäckter och tekniker gynnar ofta samhället. Vårt arbete är ett bra exempel på det, och jag är verkligen stolt över att vi hjälper våra medicinska kollegor att kriga mot cancer."

Nästa steg inkluderar att använda 3D-renderade modeller tagna från bilder av riktiga tumörer, och simulera hur dessa skulle svara på olika behandlingsregimer. Det finns data om hur dessa tumörer svarade på behandlingen, vilket ger utmärkta "ground truth"-data att jämföra modellerna mot. På detta sätt kommer teamet att kunna förutsäga om olika typer av behandling skulle vara mer effektiva för en viss tumörtyp, och gör det möjligt för läkare att ha fler alternativ när det gäller att välja behandlingsplan.