Incontro Tra Tecnologie Spaziali e Biomediche per la Ricerca sui Tumori


NGC 3718, NGC 3729 ed altre galassie, analizzate con le medesime tecnologie per il riconoscimento di similitudini astronomiche, ora utilizzate anche per lo studio di immagini tumorali. Credit: Catalina Sky Survey, U of Arizona, and Catalina Realtime Transient Survey, Caltech
NGC 3718, NGC 3729 ed altre galassie, analizzate con le medesime tecnologie per il riconoscimento di similitudini astronomiche, ora utilizzate anche per lo studio di immagini tumorali. Credit: Catalina Sky Survey, U of Arizona, and Catalina Realtime Transient Survey, Caltech

A prima vista, gli studi che hanno come obiettivo oggetti astronomici e la cura di malattie sembrerebbero agire su campi lontanissimi l’uno dall’altro. E invece, soprattutto negli ultimi anni, pare proprio che le tecnologie sviluppate in campo astronomico e spaziale stiano dando una grandissima mano allo sviluppo del campo biomedico su diversi fronti.

Macchinari legati all’ambiente della ricerca scientifica sono già ampiamente utilizzati in ambito medico, e in prima linea anche per la cura contro il cancro: un esempio è dato dalla terapia adronica (ideata inizialmente dal fisico Robert Wilson nel 1946 ed applicata a partire dal 1954), nella quale un acceleratore di particelle fornisce energia a particelle pesanti – solitamente protoni o ioni di carbonio – le quali, perdendo energia nel mezzo che attraversano, ionizzano gli atomi circostanti, distruggendo il DNA delle cellule con le radiazioni ionizzanti che si generano; e poiché il fascio può essere collimato, è possibile distruggere il tumore evitando di causare danni estesi ai tessuti circostanti. La terapia adronica – che viene ora utilizzata ampiamente anche in Italia dove è stata introdotta dal Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica di Pavia (CNAO), centro d’eccellenza aperto nel 2011 – non è però l’unica contro il cancro a sfruttare tecnologie provenienti dall’ambito della Fisica.

Campione di polmone analizzata al microscopio, sulla cui immagine sono stati applicati i medesimi algoritmi utilizzati in campo spaziale. Credit: Early Research Detection Network/University of Colorado
Campione di polmone analizzata al microscopio, sulla cui immagine sono stati applicati i medesimi algoritmi utilizzati in campo spaziale. Credit: Early Research Detection Network/University of Colorado

Un riutilizzo interessante è stato applicato dallo statunitense Early Detection Research Network (o EDRN, supportato dal National Cancer Institute), che nel corso degli ultimi 15 anni ha avviato una proficua collaborazione con il Jet Propulsion Laboratory della NASA applicando alla ricerca sui tumori la tecnologia di trattamento dei dati utilizzata in ambito spaziale: gli stessi passaggi a cui sono sottoposte le migliaia di dati ogni giorno in arrivo dalle varie sonde – da leggere, codificare, immagazzinare, correlare e redistribuire per l’analisi agli scienziati di tutto il mondo – sono stati aplicati anche ai dati sui biomarcatori del cancro, che definiscono attraverso impronte chimiche o genetiche una tipologia specifica di tumore. Risultato? Fino ad oggi sono stati scoperti sei nuovi marcatori tumorali, ed altri nove hanno ottenuto l’approvazione per l’utilizzo nella ricerca e diagnostica dei tumori.

“Dal punto di vista della NASA, ci sono opportunità significative per sviluppare nuove capacità nel trattamento dei dati che possono supportare sia la missione di esplorazione dello spazio che la ricerca sul cancro utilizzando metodologie di approccio comune,” spiega Dan Crichton, a capo del Center for Data Science and Technology del JPL, che ha permesso di creare un centro informatico presso il JPL a supporto dell’EDRN. Visto il grande successo ottenuto, il 6 settembre di quest’anno la collaborazione tra NASA e EDRN è stata nuovamente estesa fino al 2021.

La NASA non è però nuova nel fornire tecnologie nella ricerca contro il cancro: un ulteriore passo nello studio dei microbi che potrebbero essere associati alla formazione di tumori al seno è stato fatto grazie all’impiego dei metodi di sequenziamento ed analisi dei batteri presenti nelle camere di assemblaggio delle navicelle, sviluppati per evitare la possibile contaminazione di altri mondi durante il viaggio delle sonde attraverso il Sistema Solare.

Parag Vaishampayan, ricercatore in biotecnologia e protezione planetaria presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL), ha contribuito all'analisi genetica delle popolazioni batteriche presenti nel seno umano. Credit: NASA/JPL-Caltech
Parag Vaishampayan, ricercatore in biotecnologia e protezione planetaria presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL), ha contribuito all'analisi genetica delle popolazioni batteriche presenti nel seno umano. Credit: NASA/JPL-Caltech

“Abbiamo applicato queste tecniche di protezione planetaria nel primo studio mai effettuato dei microorganismi presenti nel fluido duttale del seno umano,” racconta Parag Vaishampayan, ricercatore in biotecnologia e protezione planetaria presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL). La ricerca è stata sviluppata mappando e cercando le differenze tra la popolazione batterica presente nel sistema duttale – dove sono collocate le ghiandole che secernono latte – delle donne che hanno avuto un tumore al seno, e quella delle donne che non l’hanno avuto: tra i due gruppi (23 donne sane e 25 donne che hanno avuto esperienza di tumori e sono state sottoposte a trattamenti) le differenze nel microbioma sono state notevoli. Al momento gli studi proseguono, concentrandosi sul ruolo che i batteri possono avere nelle cause o nella prevenzione della malattia, in linea con altre ricerche che attualmente suggeriscono un contributo di microbi pari al 16% nella formazione di tumori maligni.

Come mostrano dunque questi esempi, è innegabile non soltanto l’importanza dello sviluppo di tecnologie sempre più promettenti in campi di ricerca pura come quello astronomico e spaziale, ma anche l’enorme potenzialità dei metodi e degli strumenti utilizzati se applicati in ambiti nemmeno lontanamente simili tra loro.

Giulia Murtas

Fonti:

http://www.nasa.gov/feature/jpl/fighting-cancer-with-space-research

http://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-technology-applied-in-breast-cancer-study

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