BMF Biofysikk og medisinsk fysikk

Om gruppa

Seksjonen for biofysikk og medisinsk fysikk ved Universitetet i Oslo driver tverrfaglig forskning på grensesnittet mellom fysikk, biologi og medisin. Effektene av ioniserende stråling er en felles faktor i det meste av vår forskning, som har fokus på å forstå, modellere og forbedre den biologiske effektiviteten og sikkerheten til ioniserende stråling i medisinske og romfartsrelaterte anvendelser.

Vårt mål er å forstå de grunnleggende interaksjonene mellom ioniserende stråling og biologisk materiale for å kunne utnytte stråling bedre i kreftbehandling og forbedre forståelsen av hvordan eksponering for lavdose- og lavdoserate-stråling påvirker helsen. Ved å kombinere eksperimentell strålebiologi, avanserte strålingsteknologier og toppmoderne simuleringer, fokuserer vår forskning på å forbedre strålebehandling – både som en frittstående behandling og i kombinasjon med immunterapi eller andre medisiner – for mer effektiv kreftbehandling med færre bivirkninger.

BMF-gruppen er involvert i forskning på effekten av ioniserende stråling på alle biologiske nivåer, inkludert molekylære, cellulære, prekliniske og kliniske studier, med hovedfokus på molekylære, cellulære og prekliniske undersøkelser. Vi legger stor vekt på dosimetri og strålingskvalitet, og integrerer eksperimentelle aktiviteter med simuleringer og modellering.

Forskningsfokus

Vår forskning spenner over grunnleggende mekanismer, teknologiutvikling og translatoriske anvendelser av stråling innen medisin og romfart.

Våre viktigste forskningsspørsmål er:

Hvordan kan strålebehandling forbedre immunterapi?

Vi undersøker hvordan stråling kan brukes til å stimulere antitumor-immunresponser, med særlig fokus på romlig fraksjonert bestråling med protoner og heliumioner. Ved å målrette strålingen til bestemte områder av svulsten i stedet for å bestråle hele volumet, kan immuncellene bevares og aktiveres, noe som potensielt kan forbedre effektiviteten av immunterapi.

Hvordan kan nye strålingsteknologier forbedre behandlingspresisjonen og sikkerheten?

Vi utvikler og evaluerer teknologier for romlig fraksjonering og strålebehandling med ultrahøy doserate (FLASH), inkludert "beam shaping", "beam sharpening" og avanserte dosimetrisystemer. Disse teknologiske plarforme implementeres på syklotronen ved Fysisk Institutt og ved protonterapisenteret ved Radiumhospitalet, ved bestråling med både protoner og heliumioner.

Hvordan kan senvirkninger etter kreftbehandling reduseres?

Vi studerer de biologiske mekanismene som ligger til grunn for senvirkninger av stråling og deres potensielle sammenheng med akselerert aldring. Dette inkluderer testing av strategier og tiltak for å redusere senvirkninger, utviklet i aldersforskning på bestrålte dyremodeller og pasientrelaterte studier, med mål om å forbedre livskvaliteten på lang sikt etter kreftbehandling.

Hva driver strålingsresistens, og hvordan kan den overvinnes?

Vi ønsker å få en bedre forståelse av de molekylære og cellulære mekanismene som er ansvarlige for strålingsresistens. Å identifisere disse mekanismene kan avdekke mål for nye medisiner som kan beskytte eller redde personer som er utsatt for høye doser stråling, blant annet i ulykkes- eller medisinske eksponeringsscenarier.

Hva er de biologiske effektene av lavdose ionestråling?

Vi undersøker effektene av lavdose og lav doserate eksponering for ioner som protoner, alfapartikler og karbonioner, med relevans for strålevern i bemannet romfart og på Jorden, for eksempel radoneksponering i boliger.

Basert på disse sentrale spørsmålene er våre forskningsområder følgende:

Radiobiologi for partikkelstråling

Vi undersøker responser på celle-, molekyl- og vevsnivå etter bestråling med fotoner, protoner og tyngre ioner, med vekt på induksjon og reparasjon av DNA-skader,  celleoverlevelse, normal vevstoksisitet, immunsignalering og tumorrespons.

Avanserte konsepter for partikkel- og protonterapi

Vårt arbeid omfatter utvikling og biologisk evaluering av nye strålebehandlingsmetoder, blant annet:

• Romlig fraksjonert strålebehandling (SFRT)

Studier av minibeam- og mikrostrålebestrålingskonsepter for å utnytte romlig dosemodulering for bedre beskyttelse av normalt vev.

• FLASH-strålebehandling

Undersøkelse av bestråling med ultrahøy doserate, med fokus på biologiske mekanismer, beskyttelse av normalt vev og translasjonspotensial.

• Kombinasjonsbehandlinger

Utforsking av interaksjoner mellom stråling og immunterapi eller andre systemiske behandlinger for å forbedre terapeutisk effekt.

• Strålevern og risikovurdering

Vi studerer strålingsinduserte helserisikoer som er relevante for både medisinsk eksponering og bemannede romferder, inkludert eksponering for komplekse blandede strålingsfelt. Dette inkluderer biologisk effektivitet, dose-respons-forhold og usikkerheter knyttet til romfart.

• Modellering og simulering

Beregningsmetoder er en sentral pilar i gruppens forskning, og omfatter:

• Monte Carlo-simuleringer for strålingstransport og dosimetri
• Mikro- og nanodosimetrisk modellering for å knytte fysiske dosemønstre til biologiske effekter
• Radiobiologisk modellering på tvers av ulike doserater og romlige dosedistribusjoner
• Støtte til behandlingsplanlegging og behandlingsoptimalisering, inkludert avanserte proton- og partikkelterapikonsepter

Disse simuleringene er tett integrert med eksperimentelle og translasjonelle studier.

Eksperimentell infrastruktur og samarbeid

Vår forskning støttes av tilgang til et bredt spekter av bestrålingsanlegg og eksperimentelle plattformer gjennom sterke nasjonale og internasjonale samarbeid:

• Radiobiologiske laboratorier ved UiO, med fasiliteter for in vitro- og in vivo-radiobiologiske eksperimenter.
• Syklotronanlegg ved UiO, som muliggjør eksperimentelle studier med ladede partikler.
• Proton Center ved Radiumhospitalet, Oslo universitetssykehus, med tilgang til klinisk protonterapiinfrastruktur for translasjonsforskning og dyrestall.
• MiniBEE-beamline ved Helmholtz-Zentrum Berlin, en dedikert beamline til romlig fraksjonert partikkelbestråling.
• Millipede-beamline ved IBC, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, til høypresisjonsbestråling i radiobiologiske studier med ioner fra proton til karbon.
• BioMicro-beamline ved IBC, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, til undersøkelser av respons efter mikrobeam-bestråling.

Studieprogram og emner 

Studieprogrammet  –  Biologisk og medisinsk fysikk

Masterstudentene våre er en del av Masterprogrammet i fysikk, med studieretning Biologisk og medisinsk fysikk.

Bachelorkurset FYS3700 (Biofysikk og medisinsk fysikk) undervises om høsten og kan også være en del av masterpensumet (FYS4700)

Master/PhD-emner gitt av eller i nært samarbeid med BMF-gruppen: