Undergrad udgiver teori om immundysfunktion i rummet

Det har været kendt i årtier, at selvom astronauters immunsystem bliver undertrykt i rummet, og efterlader dem sårbare over for sygdom, er de nøjagtige mekanismer for immundysfunktion forblevet et mysterium. Nu har en kandidat fra Cornell fundet en potentiel løsning.

En biologisk og mekanisk ingeniør dobbelt hovedfag i College of Engineering, Rocky An offentliggjorde sin teori, "MRTF kan være det manglende led i en multiscale Mechanobiology Approach toward Macrophage Dysfunction in Space," 12. september i Frontiers in Cell and Developmental Biologi .

En gennemgik de sidste 20 års litteratur om opførsel af makrofager – nøgleceller i kroppens immunrespons – i rummet og nyere forskning om, hvordan makrofager reagerer på kræfter i normal tyngdekraft, og identificerede en transkriptionsfaktor, der kunne vise sig at være den manglende del af puslespillet.

"Jeg blev bare ved med at stille spørgsmål om, hvordan dataene præsenteres," sagde An. "Der er disse to virkelig vigtige artikler, især en gennemgang af, hvordan makrofager undertrykkes i mikrotyngdekraften, og en anden om makrofagernes mekanobiologi. Jeg var i stand til at forbinde disse to artikler, og det var da ideen kom til mig. Jeg var virkelig begejstret, da det var en slags 'Eureka!' øjeblik for mig."

I rummet ændrer manglen på tyngdekraft immuncellens form, og forskere har mistænkt, at ændringer i cytoskelettet, cellens filamenterede infrastruktur, var involveret i immundysfunktion. Nylige undersøgelser af normal tyngdekraft har vist, at forstyrrelse af makrofagers cytoskelet reducerer transporten af ​​et bestemt protein, en transkriptionsfaktor, der er vigtig for immunrespons, til kernen.

Ved at sammenligne studierne af celler i mikrogravitation og analysere undersøgelsesmåderne og tilhørende tidsskalaer – om makrofager faktisk blev studeret i rummet eller på et parabolsk fly eller i en simulering af mikrogravitation i laboratoriet – var An i stand til at pege på et protein , Myocardin-Related Transcription Factor (MRTF), som en sandsynlig synder i immunsystemets dysfunktion.

"Jeg synes, det er et ret overbevisende argument, at MRTF er en stor del af problemet," sagde An. "Jeg håber, at det vil inspirere fremtidige undersøgelser, der virkelig fokuserer på det ene protein og cytoskelettet, og måske kan det være det første skridt mod en rumflyvningsimmunbehandling."

Papiret antyder, at MRTF også kan være impliceret i stresset på astronauternes kardiovaskulære helbred. An peger også på andre faktorer, der kan spille en rolle i immundysfunktion og bemærker, at yderligere forskning er nødvendig for at forstå, hvordan MRTF interagerer med makrofagkernen i mikrogravitation.

Mens An arbejdede uafhængigt på publikationen, krediterer han sine Cornell-professorer (inklusive Mingming Wu, professor, og Minglin Ma, lektor, både i biologisk og miljømæssig teknik ved College of Agriculture and Life Sciences; Brian J. Kirby, Meinig-familien professor i ingeniørvidenskab; og Donna Cassidy Hanley, seniorforsker ved College of Veterinary Medicine, blandt mange andre lærere) for at modellere en tværfaglig tilgang og tilskynde til undersøgelser.

Allerede før han tilmeldte sig hos Cornell, havde An kontakt med laboratoriet hos Theodore Clark, professor i mikrobiologi og immunologi ved College of Veterinary Medicine, hvor An har beskæftiget sig med forskning siden sit første år. Han krediterer også sin erfaring med Cornell iGEM (Genetisk manipulerede maskiner) projektteamet med rådgivning fra Jan Lammerding, professor ved Meinig School of Biomedical Engineering, for at hjælpe ham med at udvikle sig som videnskabsmand.

"Den største hjælp har været professorerne og den måde, de har undervist mine klasser på," sagde An. "Og så med forskning i laboratoriet og mit projektteam, har der været mange muligheder for at lære selvstændigt og stille vores egne spørgsmål."

An fik også værdifuld erfaring i sommerpraktik. I 2021 blev han valgt som forskningsmedarbejder for NASA's Space Life Sciences Training Program, hvor han studerede virkningen af ​​mikrotyngdekraft på celler og var medforfatter til sit første papir, en optimering af en modelleringsramme til at studere celler i mikrogravitation.

An tilbragte derefter sommeren 2022 som Amgen Scholar ved Harvard Universitys Wyss Institute, hvor han arbejdede inden for mekanisk immunterapi, hvor han udforskede terapier, der virker ved at manipulere cellernes struktur.

"Jeg har altid været interesseret i celler, men også mekanikken, hvordan celler reagerer på kræfter," sagde An. "Jeg kan godt lide denne tilgang, fordi den er noget ny, og jeg tror, ​​den er meget anderledes end det, man generelt lærer i biologi, hvor alt er en række kemiske reaktioner. Jeg nyder virkelig samspillet mellem de to felter." + Udforsk yderligere

Nanopartikler træner immunceller til at bekæmpe kræft