Казалось бы, нет ничего более далёкого друг от друга, чем астрономия и медицина, но и они смогли найти точки соприкосновения. На проходящем сейчас Национальном астрономическом совещании NAM 2019, которое проводит Королевское астрономическое общество Великобритании в Университете Ланкастера, астрономы из университета Эксетера представили работы, посвящённые борьбе с раком.

Астрономия опирается в первую очередь на обнаружение и анализ принимаемого электромагнитного излучения различных диапазонов. Например, изучая рассеяние, поглощение и переизлучение света в облаках газа и пыли, астрономы получают о них всевозможную информацию.

Несмотря на огромные различия в масштабах, процессы, которые происходят со светом при путешествии через человеческое тело, очень похожи на те, что наблюдаются в космосе. И следует ожидать, что, когда ткань становится раковой, это каким-то образом отразится на свойствах принимаемого света.

В частности, рак создает крошечные отложения кальция в молочных железах, которые могут быть обнаружены по изменению длины волны света при его прохождении через поражённые раком ткани. Исследователи из Эксетера поняли, что компьютерные методы обработки данных, разработанные для изучения космических процессов, могут быть применены для поиска этих отложений.

В конечном итоге они планируют разработать быстрый диагностический тест, который позволит избежать ненужных биопсий (взятия образцов тканей для анализов). Как известно, ранняя диагностика рака является ключевой в его лечении, улучшая перспективы выживания больных. Уже ведется совместная работа с медиками в одной из больниц Эксетера, чтобы опробовать технологию и подготовить почву для больших клинических испытаний.

Во втором проекте исследователи из Эксетера используют компьютерные модели для изучения возможных новых методов лечения немеланомного рака кожи. Это наиболее распространенный тип рака. Они разрабатывают «виртуальную лабораторию» для моделирования его лечения двумя методами: активируемыми светом лекарственными средствами (фотодинамическая терапия) и нагреваемыми светом наночастицами (фототермическая терапия).

Например, моделирование показывает, как наночастицы золота в виртуальной опухоли кожи нагреваются под воздействием инфракрасного излучения. После 1 секунды облучения опухоль нагревается на 3 градуса Цельсия, а через 10 минут нагрев увеличивается уже на 20 градусов, что достаточно, чтобы убить клетки опухоли. В настоящее время эффективность фототермической терапии с наночастицами была проверена на крысах. Теперь исследователи с помощью «виртуальной лаборатории» работают над адаптацией технологии для людей.

В дальнейших планах исследователей использование трёхмерных визуализированных моделей опухолей, созданных на основе реальных фотографий, для демонстрации того, как опухоли будут реагировать на различные режимы лечения. Благодаря этому врачи смогут предсказывать эффективность различных видов лечения для определенного типа опухоли и соответственно выбирать план лечения.

Эта работа – прекрасный пример того, как достижения фундаментальной науки, казалось бы, совсем оторванные от реальной жизни, приносят пользу людям не только в плане чисто научного исследования мира. В фундаментальных исследованиях часто невозможно с самого начала предсказать, какие последствия они могут иметь. И астрономия здесь не исключение.

По материалам Королевского астрономического общества