Γιατί η φλεγμονή είναι επικίνδυνη αναγκαιότητα;

Έχουμε ακούσει πολλά για το ανοσοποιητικό σύστημα τα τελευταία δύο χρόνια της πανδημίας COVID-19, αλλά φυσικά το ανοσοποιητικό μας σύστημα καταπολεμά πολύ περισσότερο από τον κορονοϊό. Και ενώ το ανοσοποιητικό σύστημα μας προστατεύει άψογα από αμέτρητους παθογόνους μικροοργανισμούς κάθε μέρα, μερικές φορές μπορεί επίσης να επιτεθεί στο σώμα μας, προκαλώντας επιβλαβείς, ακόμη και θανατηφόρες φλεγμονές. Σε αυτό το επεισόδιο, ο οικοδεσπότης Steven Strogatz μιλά με τον Shruti Naik, έναν ανοσολόγο και επίκουρο καθηγητή βιολογικών επιστημών στο Langone Medical Center του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης, για να μάθει γιατί το ανοσοποιητικό σύστημα λειτουργεί τόσο καλά — και πώς αυτή η αποτελεσματικότητα μπορεί να αποτύχει.

Ακούστε στο Apple Podcasts, το Spotify, το Google Podcasts, το Stitcher, το TuneIn ή την αγαπημένη σας εφαρμογή podcasting ή μπορείτε να το κάνετε ροή από το Quanta .

Μεταγραφή

Στίβεν Στρόγκατζ (00:03):Είμαι ο Steve Strogatz, και αυτό είναι The Joy of Why , ένα podcast από το Quanta Magazine που σας οδηγεί σε μερικές από τις μεγαλύτερες αναπάντητα ερωτήματα στα μαθηματικά και τις επιστήμες σήμερα.

Τα τελευταία δύο χρόνια, ακούμε πολλά για το ανοσοποιητικό σύστημα, καθώς επιστήμονες και γιατροί μαθαίνουν πώς να αντιμετωπίζουν τον COVID-19. Φυσικά, το ανοσοποιητικό μας σύστημα κάνει περισσότερα από την καταπολέμηση του COVID. Μας βοηθά να πολεμήσουμε αμέτρητα άλλα παθογόνα. Επίσης, επιδιορθώνει το δέρμα μας και άλλους ιστούς όταν καταστραφούν. Δυστυχώς, μερικές φορές το ανοσοποιητικό σύστημα χαλάει, όπως όταν αρχίζει να επιτίθεται στο σώμα μας ή όταν προκαλεί χρόνια φλεγμονή. Έτσι, η υγεία μας εξαρτάται συνεχώς από τη διατήρηση της σωστής ισορροπίας της ανοσοποιητικής δραστηριότητας. Πώς ακριβώς, όμως, λειτουργεί το ανοσοποιητικό σύστημα;

Μαζί μου σήμερα για να συζητήσουμε όλα αυτά είναι ο Shruti Naik. Είναι επίκουρη καθηγήτρια βιολογικών επιστημών στο Ιατρικό Κέντρο Langone του NYU. Το εργαστήριό της μελετά τα βλαστοκύτταρα, τα μικρόβια και την ανοσία, η οποία περιλαμβάνει την εξέταση της φλεγμονής σε όλο το σώμα, αλλά με ιδιαίτερη εστίαση στο δέρμα, και ειδικά πώς τα κύτταρα του δέρματος θυμούνται τους τραυματισμούς και την έκθεση σε ερεθιστικούς παράγοντες. Ενδιαφέρεται ιδιαίτερα για το πώς αλληλεπιδρούν τα κύτταρα του ανοσοποιητικού με τα μικρόβια, και μεταξύ τους, και με άλλα είδη κυττάρων στο σώμα, όπως τα βλαστοκύτταρα. Οι ανακαλύψεις που κάνει θα μπορούσαν να έχουν επιπτώσεις για μια ποικιλία προβλημάτων υγείας, συμπεριλαμβανομένων δερματικών παθήσεων όπως η ψωρίαση, αυτοάνοσων καταστάσεων όπως η σκλήρυνση κατά πλάκας, ακόμη και ο καρκίνος. Shruti Naik, σας ευχαριστούμε πολύ που είστε μαζί μας σήμερα.

Shruti Naik (01:37):Λοιπόν, σας ευχαριστώ που με έχετε, και για αυτήν την εστίαση στη φλεγμονή, η οποία, όπως αναφέρατε, είναι ένα πραγματικά σημαντικό μέρος της υγείας μας και ένας πραγματικά κρίσιμος παράγοντας ασθένειας.

Strogatz (01:49):Ναι, λοιπόν, ακριβώς γι' αυτό θέλαμε να σας έχουμε. Είμαι τόσο περίεργος για τη φλεγμονή εδώ και χρόνια, ειδικά αφού άκουσα ότι πολλές από τις ασθένειες που θεωρούσαμε ότι αφορούσαν κάτι άλλο μπορεί στην πραγματικότητα να είναι, κρυφά, προβλήματα φλεγμονής.

Naik (02:06):Ναι, απολύτως. Πράγματα όπως η καρδιαγγειακή νόσο ή το Αλτσχάιμερ, θεωρήθηκε σε μεγάλο βαθμό ότι είναι προβλήματα με τους νευρώνες που δεν λειτουργούν όσο καλά θα μπορούσαν ή ότι η καρδιά έχει κάποια προβλήματα με το μεταβολισμό. Αλλά πραγματικά συνειδητοποιούμε ότι η βασική αιτία πολλών από αυτές τις παθήσεις είναι στην πραγματικότητα το ανοσοποιητικό σας σύστημα που καταρρέει και δεν κάνει τη δουλειά του. Και νομίζω ότι αν κάνουμε απλώς ένα βήμα πίσω και σκεφτούμε πόσο αξιοσημείωτο είναι αυτό, συνειδητοποιούμε ότι το ανοσοποιητικό σύστημα είναι κάπως πανταχού παρόν, είναι παντού και κάθε κύτταρο στο σώμα σας κάποια στιγμή έχει αγγίξει ένα κύτταρο του ανοσοποιητικού . Και έτσι, οι συνέπειες αυτού είναι πραγματικά αξιοσημείωτες, σωστά; Το ανοσοποιητικό σύστημα καταλήγει πραγματικά να είναι αυτός ο κεντρικός κόμβος υγείας που προσπαθούμε να κατανοήσουμε τώρα. Πώς λειτουργεί αυτό και πώς πηγαίνει στραβά σε ασθένειες.

Strogatz (02:54):Λοιπόν, μπορούμε να ξεκινήσουμε, όμως, κάνοντας απλώς λίγη από τη βιολογία που είτε μάθαμε στο σχολείο, είτε θα έπρεπε να είχαμε μάθει στο σχολείο, για το ανοσοποιητικό σύστημα; Και νομίζω ότι ίσως ένας τρόπος για να ξεκινήσω με αυτό είναι — το κάνω να ακούγεται, λέγοντάς το έτσι, σαν να είναι ένα σύστημα, αλλά μετά, εσείς, οι ειδικοί στην ανοσολογία, πείτε μας πραγματικά ότι πρέπει να σκεφτόμαστε με όρους δύο συστημάτων . Μπορείτε να μας πείτε για το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα έναντι του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος; Τι είναι και τι κάνουν;

Naik (03:21):Είναι δύο διαφορετικά συστήματα, αλλά λειτουργούν πραγματικά μαζί. Είναι συστήματα συνεργατών, σωστά; Έτσι, η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ των δύο συστημάτων είναι ότι το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα, που είναι τα Τ-κύτταρά σας και τα Β-κύτταρά σας, όπως τα κύτταρα που παράγουν αντισώματα, είναι κύτταρα που έχουν μια πραγματικά αξιοσημείωτη ικανότητα να βλέπουν τα παθογόνα με έναν πολύ συγκεκριμένο τρόπο. Έτσι μπορούν πραγματικά να δουν το παθογόνο Α και να θυμούνται ότι είναι το παθογόνο Α. Και αυτή η ειδικότητα είναι που διακρίνει πραγματικά το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα από το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα.

Το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα μπορεί επίσης να δει παθογόνα και μπορεί επίσης να καταπολεμήσει τα παθογόνα, αλλά δεν κάνει τόσο καλές διακρίσεις. Επίσης ενεργοποιείται πολύ πιο γρήγορα. Επομένως, είναι κάπως η πρώτη γραμμή άμυνας, ενώ το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα χρειάζεται λίγο περισσότερο χρόνο για να ξεκινήσει.

Τώρα, μιλάω με μεγάλες πινελιές. Νομίζω ότι υπάρχει επίσης ένα ενδιάμεσο μεταξύ αυτών των δύο, όπου υπάρχουν μεταβάσεις μεταξύ εγγενών σε προσαρμοστικά κύτταρα, ότι ορισμένα κύτταρα λειτουργούν περισσότερο σαν το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα, ορισμένα κύτταρα δρουν περισσότερο σαν το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα. Αλλά αυτά είναι τα άκρα του συνεχούς. Πράγματα που ενεργοποιούνται αμέσως, ίσως να τα θεωρούμε ως τα πιόνια του παιχνιδιού και πράγματα που χρειάζονται λίγο περισσότερο χρόνο, ίσως συγκρατηθούν, σκεφτείτε αυτούς τους τύπους ως τους στρατηγούς του παιχνιδιού.

Strogatz (04:36):Αυτή είναι μια ενδιαφέρουσα διάκριση. Λοιπόν, είναι κατά προσέγγιση σωστό να το θεωρούμε ότι το έμφυτο είναι γρήγορο και βρώμικο και το προσαρμοστικό σύστημα είναι λίγο πιο εξελιγμένο; Πιο αργό, αλλά με κάποιο τρόπο πιο εκλεπτυσμένο;

Naik (04:52):Ακριβώς. Αυτό ακριβώς είναι. Έτσι, το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα θα έρθει και θα πει αδιακρίτως:«Εντάξει, κάτι δεν πάει καλά εδώ. Πρέπει να παράγουμε τα μόρια και τους παράγοντες που απαιτούνται για να σκοτώσουν αυτό το παθογόνο ή να παρέχουμε αυτούς τους αυξητικούς παράγοντες που απαιτούνται για την αντιμετώπιση αυτής της βλάβης των ιστών». Το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα θα πάρει το χρόνο του και θα μάθει για το παθογόνο και θα επιλέξει το καλύτερο γενικό του, ας πούμε έτσι, και θα το στείλει στη μάχη με το παθογόνο.

Strogatz (05:18):Χρησιμοποιείτε τη λέξη «μαθαίνω», η οποία είναι πολύ δελεαστική, σε αυτό το πλαίσιο, και η λέξη «προσαρμόσιμο» υποδηλώνει επίσης ότι κάτι προσαρμόζεται, μαθαίνει, εξελίσσεται με την πάροδο του χρόνου. Αλλά υπάρχει κάτι εντυπωσιακό σε αυτό, επειδή η μάθηση, θεωρούμε ότι, συχνά, είναι μια ανώτερη λειτουργία κάτι με τη συνείδηση, ή τουλάχιστον με ένα μυαλό ή νευρώνες. Δεν εννοείς τέτοιου είδους μάθηση. Πώς το αντιλαμβανόμαστε αυτό; Όταν μιλάτε για την προσαρμοστική μάθηση του ανοσοποιητικού συστήματος — ας ξεκινήσουμε με αυτό. Τι σημαίνει πραγματικά αυτό; Πώς μπορούν να μάθουν τέτοια πράγματα, που είναι πραγματικά χημικά;

Naik (05:51):Άρα έχετε απόλυτο δίκιο, αυτό είναι ένα πολύ διαφορετικό είδος μάθησης. Και στην πραγματικότητα, τόσο το προσαρμοστικό όσο και το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα μπορούν να μάθουν. Αυτό είναι το αξιοσημείωτο γι 'αυτούς, είναι συστήματα που θυμούνται τις εμπειρίες τους, αλλά ο τρόπος που μαθαίνουν είναι πολύ, πολύ διαφορετικός.

Έτσι, το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα, απλά σκεφτείτε το ως μια δεξαμενή — ξέρετε, αν σκεφτείτε 10 διαφορετικούς ανθρώπους, καθένας από τους οποίους μπορεί να δει μόνο ένα χρώμα του ουράνιου τόξου. Και ξαφνικά, ζούμε σε έναν κόσμο που είναι ένας μωβ κόσμος, οπότε το άτομο που πρόκειται να δει το μωβ θα είναι το καταλληλότερο για να ζήσει σε αυτόν τον κόσμο. Και έτσι το άτομο που βλέπει το μωβ αρχίζει να κάνει περισσότερο τον εαυτό του, και να πολλαπλασιάζεται και να επεκτείνεται. Λέω αυτήν την αναλογία στο πλαίσιο αυτών των κυττάρων, έτσι ώστε τα κύτταρα που μπορούν να δουν ένα συγκεκριμένο παθογόνο πραγματικά, πολύ καλά επιλέγονται και τους δίνονται όλοι οι πόροι του σώματος, και αυτά τα κύτταρα πολλαπλασιάζονται και δημιουργούν περισσότερους εαυτούς τους. Έτσι, κατά κάποιον τρόπο, επιλέγετε το καλύτερο προσαρμοστικό ανοσοποιητικό κύτταρο που καταπολεμά τα παθογόνα και το επεκτείνετε.

Strogatz (06:52):Ενδιαφέρον. Έτσι, αν μπορούσαμε να πάρουμε λίγο περισσότερα στον κόσμο του τι πραγματικά συμβαίνει αντί για την αναλογία, αν και μου αρέσει αυτή η αναλογία. Ως μαθηματικός, θέλω πάντα να σκέφτομαι τα σχήματα. Και φυσικά, αυτό είναι ένα από τα πιο αξιοσημείωτα πράγματα, ότι μπορεί να έχετε κάποιον ιό ή βακτήριο ή κάποιο άλλο παθογόνο που δεν έχει ξαναδεί το σώμα σας. Και με κάποιο τρόπο το ανοσοποιητικό σύστημα μπορεί τελικά, και ίσως ακόμη και γρήγορα, να αναγνωρίσει σχεδόν οτιδήποτε. Είναι κάτι που έχει το σωστό σχήμα και μπορεί με κάποιο τρόπο να κολλήσει ή να δεσμευτεί σε αυτό το δυσάρεστο ζωύφιο, παθογόνο; Επειδή μπορεί να κολλήσει, μπορεί να αρχίσει να το παλεύει καλύτερα από κάτι άλλο που δεν δένει καλά. Είναι κάτι για αυτό, για την αναγνώριση σχήματος;

Naik (07:33):Αυτό ακριβώς είναι. Εννοώ ότι είναι αναγνώριση σχήματος με βάση τις πρωτεΐνες που υπάρχουν στο σφάλμα. Έτσι, όταν σκεφτόμαστε το COVID και σκεφτόμαστε τα αντισώματα που δημιουργούνται κατά του COVID, αυτά που λειτουργούν πολύ, πολύ καλά, είναι αυτά που αναγνωρίζουν αυτές τις πρωτεΐνες ακίδας πραγματικά, πολύ καλά, σωστά; Επομένως, είναι μια δομική αναγνώριση, αναγνωρίζει τις πτυχές αυτής της πρωτεΐνης, την τρισδιάστατη δομή. Αυτό είναι ουσιαστικά αυτό που λέμε ότι τα προσαρμοστικά κύτταρα του ανοσοποιητικού που έχουν καλή δομική αναγνώριση είναι αυτά που το σώμα επιλέγει και λέει:«Εντάξει, ας σε κάνουμε περισσότερα. Επειδή ξέρουμε ότι θα μπορείτε να δείτε τον κακό και ξέρουμε ότι θα μπορείτε να φροντίσετε τις δουλειές σας. Και όχι μόνο θα σας κάνουμε περισσότερους, αλλά ακόμα και όταν ο κακός έχει αφαιρεθεί και καθαριστεί, θα σας κρατήσουμε σε μια εξειδικευμένη κατάσταση, δεν θα σας αφήσουμε να φύγετε. Θα σε κρατήσω, οπότε αν ο κακός επιστρέψει ποτέ, μπορούμε να σε καλέσουμε πολύ γρήγορα». Αυτή είναι λοιπόν η βάση του εμβολιασμού.

Strogatz (08:31):Λοιπόν, αυτό είναι ενδιαφέρον. Τώρα, όταν λέτε «θα σας κρατήσουμε», δηλαδή τους μαχητές που ήταν καλά προσαρμοσμένοι ή που είχαν καλή ικανότητα αναγνώρισης σχήματος του παθογόνου. Διατηρούμε ένα είδος εφεδρείας από αυτούς τους μαχητές; Ή μήπως με κάποιο τρόπο απλώς τηρούμε τις οδηγίες για να κάνουμε τα αποθεματικά;

Naik (08:49):Διατηρούμε εφεδρεία των μαχητών.

Strogatz (08:50):Αλήθεια;

Naik (08:51):Ναι.

Στρογκάτζ :Οι ίδιοι οι αγωνιστές.

Naik (08:52):Ακριβώς. Και αυτό λέμε μνήμη. Συχνά μιλάμε για κύτταρα Β μνήμης και Τ κύτταρα μνήμης. Αυτά είναι τα κύτταρα που είναι οι κάτοχοι της μακροζωίας του εμβολίου. Τα αντισώματα δεν μένουν για πάντα, καθώς οι άνθρωποι φοβήθηκαν, κάπως, λίγο από αυτές τις πληροφορίες, σωστά; Όταν εμβολιάζονται και κοιτάζουν τους τίτλους του εμβολίου τους μετά από μήνες και μήνες, τα αντισώματα εξαφανίζονται. Αλλά τα κύτταρα που παράγουν αυτά τα αντισώματα, τα κύτταρα Β της μνήμης, κολλάνε.

Strogatz (09:19):Α, εντάξει.

Naik (09:20):Αυτό είναι λοιπόν το μέτρο του πόσο καλή είναι η ανοσολογική σας απόκριση και πόσο καλά θυμάται, είναι πόσο καλά ασφαλίζει αυτά τα κύτταρα και τους επιτρέπει να επιμείνουν.

Strogatz (09:30):Και όταν είπατε ότι τα κύτταρα μνήμης μεταβαίνουν σε διαφορετική κατάσταση μετά τη λήξη της μάχης, προς το παρόν, τι σημαίνει πραγματικά αυτό; Τι έχει συμβεί με αυτά τα Β κύτταρα της μνήμης; Ηρεμούν ή σταματούν να παράγουν αντισώματα για λίγο; Ή — ή ίσως δεν είναι αυτοί που παράγουν, ίσως στέλνουν τις οδηγίες σε κάποιο άλλο κύτταρο για να φτιάξουν τα αντισώματα. Θέλω να πω, είναι πολύ μπερδεμένο, πρέπει να το παραδεχτείς. Το θέμα σας έχει πολλούς διαφορετικούς τύπους κελιών.

Naik (09:53):Υπάρχουν πολλά διαφορετικά είδη κυττάρων και κάνουν πολλά διαφορετικά είδη πραγμάτων. Έτσι, το σώμα σας διατηρεί αυτά τα κύτταρα μνήμης σε διαφορετικές τοποθεσίες ανάλογα με το τι είναι. Μερικές φορές τα εναποθέτει απευθείας στους φραγμούς μας, όπως το δέρμα και το έντερο. Θα τους βάλει ακριβώς σε αυτή τη διεπαφή. Έτσι, εάν ο παθογόνος παράγοντας επιστρέψει, εάν ο κακός επιστρέψει, έχετε, ουσιαστικά, ανθρώπους που είναι εκεί έτοιμοι να πάνε, σωστά;

Και μερικές φορές, για παράδειγμα, στην περίπτωση των Β κυττάρων της μνήμης, θα τα βάλει στον μυελό των οστών μας. Ο μυελός των οστών συμβαίνει να είναι αυτό το μέρος όπου εκπέμπεται το σύστημα αίματος. Και έτσι, εάν θέλετε ουσιαστικά ένα κύτταρο να παράγει πολλά αντίσωμα, θέλετε να βρίσκεται σε μια ασφαλή θέση, στον μυελό των οστών, και θέλετε να έχει εύκολη πρόσβαση στο αίμα. Και έτσι είναι ο τρόπος με τον οποίο το σώμα διανέμει τα κύτταρα μνήμης. Και μετά, υπάρχει επίσης μια ομάδα κυττάρων μνήμης που απλώς κυκλοφορούν γύρω και περιπολούν το σώμα και απλώς φροντίζουν να μην υπάρχουν αστείες δουλειές.

Έτσι, είναι σαν να έχετε ανθρώπους στο φράγμα, έχετε ανθρώπους στην πρωτεύουσα, αν σκεφτούμε το σώμα μας ως χώρα, και θέλετε να κρατήσετε μερικούς από αυτούς που έχουν αποδειχθεί ότι είναι πραγματικά καλοί στρατιώτες ή πραγματικά καλοί στρατηγοί, εναντίον του κακού.

Strogatz (11:04):Αν καταλαβαίνω καλά, αυτό για το οποίο μιλάμε αυτή τη στιγμή είναι αυτό που παραδοσιακά θα μπορούσε να θεωρηθεί ως προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα. Τώρα, η εστίασή μας σε αυτή τη συζήτηση θα πάει πιθανώς περισσότερο προς την άλλη κατεύθυνση, προς αυτό που οδηγεί στη φλεγμονή και στην απορρύθμισή της σε περιπτώσεις που πάει στραβά. Πρέπει λοιπόν να αρχίσουμε να μιλάμε για αυτό τώρα; Υπάρχει κάποιο είδος μνήμης που έχει το έμφυτο σύστημα μας; Και επίσης, τα Β κύτταρα και τα Τ κύτταρα αποκτούν μεγάλη δημοσιότητα.

Naik (11:31):Σωστά.

Στρογκάτζ :Σωστά, ειδικά σε σχέση με τον HIV, ακούγαμε συνεχώς για Τ κύτταρα. Αλλά υπάρχουν μερικά παράξενα ονόματα των - των παικτών στο έμφυτο σύστημα, σωστά; Πράγματα όπως μακροφάγα, κυτοκίνες και — ποιες είναι οι σωστές λέξεις εκεί; Και τι είδους αναμνήσεις έχουν;

Naik (11:47):Ναι, λοιπόν, για πολύ καιρό, πιστεύαμε ότι η μνήμη ήταν πραγματικά κάτι που μπορούσε να κάνει το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα, επειδή έχει αυτή την ιδιότητα της ειδικότητας, της αναγνώρισης σχημάτων στα παθογόνα. Και έτσι, θα έλεγα ότι, πριν από 12 χρόνια, πριν από 15 χρόνια, υπήρχε αυτή η μελέτη ορόσημο που επεσήμανε ότι, στην πραγματικότητα, η μνήμη θα μπορούσε επίσης να είναι ένα χαρακτηριστικό του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος, αλλά λειτούργησε λίγο διαφορετικά από το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα.

Έτσι, το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα αποτελείται πραγματικά από βραχύβια κύτταρα, όπως τα μακροφάγα. Αυτά είναι κύτταρα που είναι κάπως οι συλλέκτες σκουπιδιών του σώματος. Τρώνε όλα τα νεκρά κύτταρα και τα συντρίμμια. Παράγουν πολλές φλεγμονώδεις κυτοκίνες, άρα πρωτεΐνες που προκαλούν φλεγμονή. Παράγουν πολλά, για παράδειγμα, μονοξείδιο του αζώτου ή πράγματα που σκοτώνουν τα βακτήρια. Πρόκειται λοιπόν για καυστικούς παράγοντες που προκαλούν φυσικά βλάβη στο παθογόνο.

(12:39) Ομοίως, τα ουδετερόφιλα είναι ένα άλλο υποσύνολο εγγενών ανοσοποιητικών κυττάρων που προκαλούν επίσης μεγάλη ζημιά στα παθογόνα παράγοντας αυτού του είδους τα μόρια που μπορούν άμεσα να λύσουν τα παθογόνα και να σκοτώσουν παθογόνα. Πρόκειται για χημικό πόλεμο σε μικροσκοπικό επίπεδο. Και πραγματικά θεωρήθηκε, πάλι, ως — επιστρέφοντας σε αυτό το είδος αναλογίας «πιόνια και στρατηγοί», ότι αυτοί οι τύποι ήταν πιόνια και πέθαναν πολύ γρήγορα. Μόλις εμφανίστηκαν και πέθαναν.

Αλλά κατά κάποιο τρόπο συνειδητοποιούμε ότι στην πραγματικότητα, ενώ τα βραχύβια κύτταρα μπορεί να πεθάνουν, οι προκάτοχοί τους, οι πρόγονοί τους, τα κύτταρα από τα οποία προέρχονται, τα βλαστοκύτταρά τους - ζουν για πολύ πολύς καιρός. Και μάλιστα, μπορούν να θυμούνται τις εμπειρίες του σώματος, τις φλεγμονώδεις εμπειρίες του σώματος. Αλλά δεν το κάνουν με το να θυμούνται το σχήμα του κακού.

Ξέρεις, έχεις γρίπη. Στην πραγματικότητα γνωρίζουμε ότι αυτό συμβαίνει και στον COVID. Έχετε COVID. Και όλα αυτά τα μικροβιακά μόρια κυκλοφορούν και όλες αυτές οι φλεγμονώδεις πρωτεΐνες ξενιστή κυκλοφορούν. Και γίνονται αισθητά από το έμφυτο ανοσοποιητικό σας σύστημα και τους προγονούς αυτών των έμφυτων ανοσοκυττάρων, βλαστοκυττάρων αυτών των έμφυτων ανοσοκυττάρων. Και αυτό που κάνουν είναι να επανασυνδέουν τη χρωματίνη. επανασυνδέουν το DNA αυτών των κυττάρων. Έτσι, μπορείτε ουσιαστικά να ενεργοποιήσετε την έκφραση μιας σειράς διαφορετικών πρωτεϊνών και αντιμικροβιακών μαχητών. Έτσι, αυτό μας βοηθά να απαλλαγούμε από τους κακούς αμέσως. Αλλά ακόμα και μετά την εκκαθάριση αυτής της μόλυνσης, αυτά τα κύτταρα δεν κλείνουν ποτέ το DNA. Διατηρούν αυτό το DNA ανοιχτό και προσβάσιμο, ώστε όταν έχετε ένα δεύτερο χτύπημα, μπορούν να ανταποκριθούν πολύ, πολύ πιο γρήγορα. Ουσιαστικά λοιπόν, σαν να εκπαιδεύετε τα κύτταρα σας να είναι καλύτεροι δολοφόνοι, καλύτεροι μαχητές, και το κάνετε σε κάθε κύτταρο. Ανεξάρτητα από το πρώτο παθογόνο που βλέπουν, τώρα συμπεριφέρονται πολύ διαφορετικά από ένα δεύτερο παθογόνο.

Strogatz (14:34):Η εικόνα που μου ήρθε στο μυαλό καθώς μας δίνετε αυτή την πολύ ωραία μεταφορά είναι, σκέφτομαι τους πυροσβεστήρες που φυλάσσονται σε αυτήν την ειδική θήκη με το γυαλί και λέει, όπως, "στο σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, σπάστε το τζάμι». Είναι σχεδόν σαν την πρώτη φορά, ναι, έπρεπε να σπάσεις το γυαλί για να βγάλεις τον πυροσβεστήρα για να σβήσεις το παθογόνο. Τη δεύτερη φορά, ίσως κρατήσεις την πόρτα ανοιχτή. Επειδή μιλάτε με όρους ανοιχτού και κλειστού. Όσον αφορά την κατάσταση της χρωματίνης, ο τρόπος με τον οποίο το DNA είναι είτε προσβάσιμο είτε λιγότερο προσβάσιμο.

Naik (15:05):Σωστά, έτσι είναι — όχι μόνο κρατάτε ανοιχτό το DNA που έχει τις οδηγίες για αυτόν τον αντιμικροβιακό παράγοντα ή τη φλεγμονώδη πρωτεΐνη, αλλά αυτά τα κύτταρα είναι επίσης πλέον σε θέση να παράγουν πολλά, πολύ περισσότερα από οτιδήποτε Αυτός ο παράγοντας οφείλεται στον τρόπο με τον οποίο ο μοριακός τους μηχανισμός επανασυνδέεται. Έτσι, σύμφωνα με την αναλογία σας, όχι μόνο κρατάτε την πόρτα του πυροσβεστήρα ανοιχτή, αλλά έχετε ενεργοποιήσει τώρα αυτόν τον πυροσβεστήρα, ώστε να μπορεί να αντλεί πολύ περισσότερα —

Strogatz (15:35):Εντάξει. Ναι, ό,τι χρειάζεται —

Naik :Αντιπυρική ουσία. Δεν ξέρω τι βγαίνει από τους πυροσβεστήρες.

Strogatz (15:40):Ξέρω, αυτό είναι το πρόβλημα, δεν είναι, η αναλογία δεν είναι εξαιρετική, γιατί αυτό είναι ό,τι χρειάζεται για να σβήσει μια φωτιά. Αλλά είναι, είναι κάτι που πρέπει να είναι χρήσιμο.

Naik :Σωστά, όχι, ακριβώς.

Strogatz (15:47):Εντάξει, οπότε συνεχίζουμε να μιλάμε για φλεγμονή. Ας αλλάξουμε λίγο ταχύτητα και ας κάνουμε πίσω για να μιλήσουμε για την ίδια τη φλεγμονή. Τι είναι η φλεγμονή; Ποια είναι τα χαρακτηριστικά του;

Naik (15:57):Έτσι και πάλι, νομίζω ότι στους ανοσολόγους αρέσει να κατηγοριοποιούν τα πράγματα και να τους δίνουν ονόματα. Ή ίσως αυτό είναι απλώς ένα επιστημονικό θέμα. Πού - υπάρχει οξεία φλεγμονή, που είναι αυτό που θεωρούμε κλασικά ως φλεγμονή. Όπως ερυθρότητα, πρήξιμο, εάν έχετε ένα τσίμπημα ζωύφιου ή ένα κόψιμο ή, ξέρετε, κάποιο είδος μόλυνσης στο δέρμα σας, βλέπετε ότι υπάρχει πόνος, ερυθρότητα, πρήξιμο. Αυτά είναι κλασικά σημάδια οξείας φλεγμονής.

Στρογκάτζ :Επίσης ζεστό.

Naik (16:22):Ζέστη, ναι, ζέστη. Ακριβώς. Και έτσι αυτή είναι η φλεγμονή που μπορείτε να αισθανθείτε, είναι αισθητή αμέσως, σωστά. Και μετά υπάρχει η χρόνια φλεγμονή, η οποία είναι λίγο πιο κρυφή και πιο παραπλανητική. Και η χρόνια φλεγμονή τείνει να είναι το είδος της κακής φλεγμονής που σχετίζεται με πολλές διαφορετικές ασθένειες. Και, εκτιμούμε επίσης τώρα, ανεβαίνει με τη γήρανση. Έτσι, η χρόνια φλεγμονή είναι τόσο χαμηλού βαθμού — δεν έχετε εμφανή σημάδια όπως ερυθρότητα, πρήξιμο, ζέστη, πόνο, αλλά έχετε απλώς χαμηλής ποιότητας παραγωγή φλεγμονωδών μεσολαβητών, τα ίδια πράγματα που βοηθούν κατά κάποιον τρόπο να σκοτωθούν τα ζωύφια, κατασκευάζονται τώρα σε πολύ, πολύ χαμηλό βαθμό, και καταλήγουν να βλάπτουν τα δικά μας κύτταρα. Και καταλήγουν, κάπως περισσότερο κακό παρά καλό. Και δεν καταλαβαίνουμε πλήρως πώς να απενεργοποιήσουμε αυτό το είδος πληροφοριών ή ακόμη και μερικές φορές πώς να τις εντοπίσουμε μέχρι να είναι πολύ αργά.

Strogatz (17:15):Είναι πολύ απογοητευτικό, έτσι δεν είναι; Θέλω να πω, υποθέτω ότι είναι πολύ προκλητικό, και κατά κάποιο τρόπο, είναι τόσο σημαντικό πράγμα, αν μπορείτε να βοηθήσετε να λυθεί αυτό. Ο λόγος που λέω απογοητευμένος είναι ότι σκέφτομαι άλλα χρόνια πράγματα που όταν οι άνθρωποι πηγαίνουν σε γιατρούς, ας πούμε με χρόνια κόπωση, και οι γιατροί μπορεί να πουν, «Δεν μπορούμε να βρούμε τίποτα κακό με εσάς, αυτό είναι στο μυαλό σας .» Ξέρετε, αυτό είναι εξαιρετικά απογοητευτικό για κάθε ασθενή που το έχει, επειδή γνωρίζει ότι είναι άρρωστος.

Naik (17:40):Όχι, ακριβώς. Και νομίζω ότι με τη χρόνια φλεγμονή, το άλλο ζήτημα είναι ότι, όχι μόνο γνωρίζεις ότι είσαι άρρωστος, αλλά μπορεί να είναι πολύ αργά όταν ο γιατρός καταλάβει ή όταν κάποιος άλλος καταλάβει ότι είσαι πολύ άρρωστος.

Θέλω να αφιερώσω λίγο χρόνο για να διακρίνω ένα είδος χρόνιας φλεγμονής χαμηλού βαθμού από τις χρόνιες φλεγμονώδεις ασθένειες. Πράγματα όπως το IBD, η φλεγμονώδης νόσος του εντέρου ή η ψωρίαση, τα οποία είναι πραγματικά εμφανή και αυτά, ξέρετε, μπορείτε να τα αντιληφθείτε. Ψωρίαση, έχεις αυτές τις τεράστιες εξάρσεις. Αυτά λοιπόν είναι χρόνιες φλεγμονώδεις ασθένειες. Η χρόνια φλεγμονή είναι ακριβώς τόσο χαμηλού βαθμού - ξέρετε, μπορεί να προκύψει από ανθυγιεινή διατροφή και μεταβολικό σύνδρομο, όπου δεν συνειδητοποιείτε ότι στην πραγματικότητα προκαλείτε αυτού του είδους τις μικροσκοπικές βλάβες που προκύπτουν από αυτήν τη χαμηλής ποιότητας φλεγμονή. Μπορεί λοιπόν να μην είναι κάτι σαν χρόνια κόπωση, εκεί που το νιώθεις, και μπορείς κιόλας να το μεταφέρεις. Μπορεί να είναι κάτι που δεν συνειδητοποιείτε ότι συμβαίνει.

Strogatz (18:34):Ουάου. Κρυφό.

Naik :Πράγματι κρυφό.

Strogatz (18:37):Λοιπόν, σχετικά με αυτό το θέμα, πείτε μας για μερικές από τις ασθένειες που σήμερα πιστεύεται ότι πιθανώς σχετίζονται με ασθένειες φλεγμονής, οι οποίες δεν φαίνονται να είναι. Νομίζω ότι προηγουμένως αναφέρατε τα καρδιαγγειακά νοσήματα. Από ποια άποψη πρόκειται για τη φλεγμονή;

Naik :Καρδιαγγειακές παθήσεις — ας το απλοποιήσουμε, όπως οι φραγμένες αρτηρίες, σωστά; Πολλά από αυτά προκύπτουν στην πραγματικότητα από κύτταρα του έμφυτου ανοσοποιητικού σας συστήματος, τα μακροφάγα σας, που κατοικούν κατά μήκος των αρτηριακών τοιχωμάτων σας. Και μαζί με τα λίπη και τα λιπίδια, κάπως αυτό το gamish που προκαλεί απλώς ένα μπλοκ, κάνει ένα είδος δυσάρεστου gamish που προκαλεί αποκλεισμό. Και αυτό που συνειδητοποιούμε είναι ότι αυτοί οι φλεγμονώδεις μεσολαβητές είναι που εμπλέκονται σε όλα αυτά και συσσωρεύονται και προκαλούν τον αποκλεισμό, σωστά; Έτσι, τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος τυχαίνει να είναι καθοριστικά εκεί όσον αφορά τον αποκλεισμό του αγγείου.

Strogatz (19:27):Ακούσαμε συνέχεια για τη χοληστερίνη.

Naik (19:29):Ακριβώς, σωστά. Και η χοληστερίνη είναι πολύ κακός παίκτης. Δεν λέμε ότι δεν είναι. Απλώς έχετε και αυτό το άλλο βασικό στοιχείο, που είναι τα κύτταρα του ανοσοποιητικού σας που διαδίδουν αυτήν την ασθένεια και τώρα τραβούν πολύ περισσότερη προσοχή σε αυτό το αποτέλεσμα.

Strogatz (19:42):Ποια είναι η σύνδεση του καρκίνου;

Naik (19:44):Ναι, οπότε ο καρκίνος είναι πολύ ενδιαφέρον, γιατί εδώ το ανοσοποιητικό κύτταρο μπορεί να είναι είτε ήρωας είτε κακός. Μπορεί να είναι ήρωας με την έννοια της ανοσοθεραπείας του καρκίνου. Το ανοσοποιητικό σύστημα έχει αξιοποιηθεί για να καταπολεμήσει τους καρκίνους με τον τρόπο που καταπολεμούν τα παθογόνα, σωστά, με τον τρόπο που καταπολεμούν ιούς όπως το COVID και άλλους ιούς. Και εδώ είναι που παίζει ρόλο η ιδιαιτερότητα, η αναγνώριση των σχημάτων, γιατί τώρα οι άνθρωποι έχουν μάθει να εκπαιδεύουν τα κύτταρα του ανοσοποιητικού σας να αναγνωρίζουν τα σχήματα στα καρκινικά κύτταρα και να τα σκοτώνουν. Άρα αυτό είναι πραγματικά ισχυρό γιατί είναι ένα σχήμα που βρίσκεται σε ένα καρκινικό κύτταρο, αλλά αυτό δεν είναι σε ένα υγιές κύτταρο. Και έτσι το ανοσοποιητικό σύστημα θα αναγνωρίσει αυτό το καρκινικό κύτταρο και θα το σκοτώσει άμεσα. Και αυτό έχει αλλάξει τον τρόπο που αντιμετωπίζουμε πολλούς, πολλούς τύπους καρκίνου.

Από την άλλη πλευρά, το ανοσοποιητικό σύστημα έχει επίσης αυτόν τον κακό ρόλο στον καρκίνο. Συγκεκριμένα, η χρόνια φλεγμονή παίζει αυτόν τον κακό ρόλο στον καρκίνο, όπου τώρα συνειδητοποιούμε ότι πολλά διαφορετικά είδη καρκίνων σχετίζονται με αυτή τη χρόνιας φλεγμονής χαμηλού βαθμού ή με βλάβη των ιστών και τη φλεγμονή που προκύπτει. Καρκίνος παγκρέατος ή καρκίνος παχέος εντέρου ή καρκίνος δέρματος, πολλοί διαφορετικοί τύποι καρκίνου. Και εδώ είναι που δεν καταλαβαίνουμε τι ακριβώς πάει στραβά και γιατί ακριβώς η φλεγμονή δημιουργεί ένα είδος γόνιμο έδαφος για να πάρουν τα καρκινικά κύτταρα.

Strogatz (21:06):Έτσι, όπως κάποιος με αξιοθρήνητο λευκό δέρμα και πολλές τυφλοπόντικες. Ως παιδί, έπαιζα τένις έξω, βγάζω τη μπλούζα μου και μου κοστίζει τώρα με τον δερματολόγο μου. Εντάξει, γιατί σε ρωτάω για αυτό; Επειδή όλοι γνωρίζουμε ότι εάν παθαίνεις πολλά άσχημα ηλιακά εγκαύματα ως παιδί και έχεις πολύ ανοιχτό δέρμα, μπορεί να έχεις προδιάθεση να αντιμετωπίσεις προβλήματα με τη μορφή μελανώματος ή άλλων δυσάρεστων δερματολογικών καταστάσεων που μπορεί να είναι καρκινικές αργότερα στη ζωή σου. Είναι όμως ότι προκάλεσα μεταλλάξεις αφήνοντας την υπεριώδη ακτινοβολία να χτυπήσει τα κύτταρά μου ή μήπως επειδή κάηκα, δημιούργησα κάποια φλεγμονώδη απόκριση — το ξέρουμε; Ή μήπως αυτό είναι το είδος του πράγματος για το οποίο θα μπορούσατε ακόμη και να υποθέσετε;

Naik (21:49):Νομίζω ότι χτύπησες το καρφί στο κεφάλι, σωστά; Είναι ότι πιστεύαμε κλασικά, ω, μια μετάλλαξη, είναι απλώς μια ποσότητα μεταλλάξεων. Και οι μεταλλάξεις είναι ουσιαστικά αλλαγές στον κώδικα του DNA σας σε ορισμένα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων ή τον περιορισμό του κυτταρικού θανάτου. Και όταν σχηματίζονται οι μεταλλάξεις, ουσιαστικά επιτρέπουν σε αυτά τα κύτταρα να αναπτυχθούν ανεξέλεγκτα. Έτσι, για πολύ καιρό, πιστεύεται ότι ο αριθμός αυτών των μεταλλάξεων είναι αυτός που υπαγορεύει την ευαισθησία σας στον καρκίνο. Αλλά όταν οι άνθρωποι όντως αλληλουχούν μεταλλάξεις σε υγιές δέρμα, βλέπετε ότι πολλά, πολλά κύτταρα έχουν αυτές τις μεταλλάξεις, και παρόλα αυτά, δεν κυκλοφορούμε απλώς με όγκους σε όλο το δέρμα μας.

Λοιπόν, νομίζω ότι εκεί που βρίσκεται το πεδίο τώρα προσπαθεί να καταλάβει γιατί συμβαίνει αυτό. Όπως, τι άλλα πράγματα είναι απαραίτητα, για αυτό το κύτταρο με μια μετάλλαξη σε ένα γονίδιο που το κάνει να πολλαπλασιάζεται περισσότερο, να απογειωθεί πραγματικά και να σχηματίσει καρκίνο. Και αυτό ακριβώς που είπατε, που είναι το έγκαυμα και η φλεγμονή που προκύπτει, μπορεί να δημιουργεί ένα είδος περιβάλλοντος που το συντηρεί. Κάνουμε λοιπόν αυτά τα πειράματα τώρα στο εργαστήριο. Αυτά λοιπόν ονομάζουμε προκαταρκτικά δεδομένα, αλλά θα υποθέσω.

Αν λοιπόν δώσουμε σε ένα ποντίκι, μια σύντομη φλεγμονώδη προσβολή στο δέρμα του. Του δίνουμε ένα ερεθιστικό. Είναι μια σύντομη, που λύνει τη φλεγμονή. Και μετά επιστρέφουμε και το εκθέτουμε σε καρκινογόνο μήνες αργότερα, σχηματίζει πολλούς περισσότερους όγκους.

Στρογκάτζ :Χμμ.

Naik (23:15):Το δέρμα επιστρέφει στο να φαίνεται εντελώς φυσιολογικό, όλα είναι καλά. Αλλά αν συγκρίνουμε το ποντίκι που έχει φλεγμονή με εκείνο που δεν έχει φλεγμονή ποτέ στο παρελθόν, είναι σαν δεκαπλάσιοι όγκοι.

Στρογκάτζ :Χμ!

Naik (23:26):Και έτσι προσπαθούμε να καταλάβουμε, ξέρετε, γιατί είναι αυτό, γιατί επιφανειακά όλα φαίνονται φυσιολογικά. Αλλά κάτι συμβαίνει είτε με το είδος των κυττάρων που διατηρούνται εκεί μετά από αυτήν την οξεία περίοδο φλεγμονής, είτε με το πώς αυτή η οξεία περίοδος φλεγμονής μπορεί να αλλάζει θεμελιωδώς τα καρκινογόνα κύτταρα ή τα κύτταρα που γίνονται καρκίνος. Επομένως, δεν γνωρίζουμε πραγματικά, και υπάρχουν πολλές ερωτήσεις που πρέπει να απαντηθούν εδώ.

Strogatz (23:54):Φαίνεται σχεδόν ότι θα μπορούσατε — ίσως αυτή είναι πίτα στον ουρανό, αλλά θα ήταν δυνατόν στο σύστημα που μόλις περιγράψατε να προσπαθήσετε να μετρήσετε τον αριθμό των μεταλλάξεων στην ομάδα ελέγχου έναντι της ομάδας που είχε φλεγμονώδης προσβολή; Όπως φαίνεται, δεν είναι οι μεταλλάξεις που κάνουν τη διαφορά στην προδιάθεση για καρκίνο. Είναι κάτι άλλο.

Naik (24:14):Υπάρχουν δύο πράγματα που θα μπορούσαν να συμβούν, σωστά; Είτε υπάρχουν ίσοι αριθμοί μεταλλάξεων μεταξύ αυτών των δύο ποντικών, και υπάρχει κάτι άλλο που κάνει τα κύτταρα με μεταλλάξεις να γίνονται πιο καρκινικά, είτε έτσι όπως είναι τώρα το σύστημα είναι ότι αυτά τα κύτταρα συσσωρεύουν πραγματικά περισσότερες μεταλλάξεις, επειδή ίσως έχουν περιοχές του DNA τους που είναι πιο ανοιχτά και προσβάσιμα. Τα ίδια πράγματα που κωδικοποιούνται από τη μνήμη στους πρόγονους του ανοσοποιητικού είναι τα ίδια πράγματα που μπορεί να προδιαθέτουν αυτά τα κύτταρα σε περισσότερες μεταλλάξεις επειδή το DNA τους είναι πιο ανοιχτό και τώρα είναι σε θέση να αισθανθούν περισσότερες μεταλλάξεις. Ο τρόπος με τον οποίο τα κύτταρά τους ανταποκρίνονται στη βλάβη του DNA μπορεί να αλλάξει.

Έτσι, όλα τα κύτταρά μας, κάθε φορά που υπάρχει σπάσιμο στο DNA μας, έχουν αυτά τα αξιοσημείωτα μηχανήματα επιδιόρθωσης που έρχονται και διορθώνουν τα πράγματα και συρράπτουν το DNA, επειδή δεν θέλετε κανενός είδους βλάβη στο DNA σας. Το γονιδίωμά σας είναι το βιβλίο κωδικών του σώματός σας, του εαυτού σας, σωστά; Επομένως, θέλετε να διατηρήσετε αυτόν τον κωδικό σε τάξη. Αλλά δεν γνωρίζουμε πώς η φλεγμονή αλλάζει αυτή την απόκριση βλάβης στο DNA. Αυτά λοιπόν είναι όλα τα πράγματα που πρέπει να αποκωδικοποιήσουμε και να καταλάβουμε αν θέλουμε πραγματικά να καταλάβουμε, ποια είναι τα σήματα που επιτρέπουν στα καρκινικά κύτταρα να απογειωθούν και μπορούμε να αντιστρέψουμε αυτά τα σήματα; Ή μπορούμε να αντιστρέψουμε αυτές τις αλλαγές και να αποτρέψουμε την απογείωση αυτών των κυττάρων;

Strogatz (25:31):Λοιπόν, χαίρομαι που κάνατε αυτό το segue τώρα σε κάποιο δικό σας έργο, γιατί είναι πολύ αξιοσημείωτο. Και θέλω να βεβαιωθώ ότι έχουμε χρόνο να συζητήσουμε τι κάνετε εσείς και οι μαθητές και οι συνεργάτες σας. Πριν μπούμε σε αυτό, όμως, νομίζω ότι υπάρχει ένας όρος που πρέπει να ξεφύγουμε. Το διάβασα όταν διάβασα για τα πράγματα σας:μονοκυτταρική μεταγραφική. Τι είναι αυτό? Και πώς σχετίζεται με τις μελέτες φλεγμονής;

Naik (25:55):Αυτή είναι μια φανταχτερή νέα τεχνική. Είναι πολύ φανταχτερό και είναι τόσο κατατοπιστικό. Έτσι, μονοκύτταρα μεταγραφικά, μπορούμε απλώς να το αναλύσουμε στις λέξεις που χρησιμοποιούνται εκεί. Μονοκύτταρο, ένα κελί, σωστά; Transcriptomics. Έτσι, εξετάζουμε ποια γονίδια παράγονται ενεργά στον πρωτεϊνικό κώδικα. Τα γονίδια γίνονται πρωτεΐνες, αλλά το ενδιάμεσο μεταξύ αυτών είναι το αγγελιοφόρο RNA. Και έτσι μετράμε τις μεταγραφές των αγγελιαφόρων RNA κάθε κυττάρου που αναλύουμε, σε επίπεδο μονοκυττάρου. Μπορώ λοιπόν να πω, το Κύτταρο Α δημιουργεί αυτά τα χίλια γονίδια, και το Κύτταρο Β δημιουργεί αυτά τα άλλα χιλιάδες γονίδια, και το Κύτταρο Γ κάνει αυτά τα άλλα χιλιάδες γονίδια.

Και έτσι, με αυτόν τον τρόπο, μπορώ να καταλάβω όχι μόνο την ταυτότητα όλων των κυττάρων στον ιστό μου, αλλά και τι παράγουν ανά πάσα στιγμή. Μπορείτε βασικά να καταλάβετε ακριβώς ποιο κύτταρο παράγει τι σε αυτόν τον πολύπλοκο ετερογενή ιστό. Έτσι, αν πω ότι το δέρμα σας έχει 40, 50 διαφορετικούς τύπους κυττάρων και αν πω ότι ο παράγοντας Α δημιουργείται σε αυτόν τον καρκίνο, πώς μπορώ να ξέρω ποιος δημιουργεί αυτόν τον παράγοντα; Και πώς ξέρω, ξέρετε, ποια είναι τα σήματα που οδηγούν την έκφραση αυτού του παράγοντα; Έτσι, προχωρώντας σε τεχνολογίες που είναι σε επίπεδο μονού κυττάρου, μπορούμε τώρα πραγματικά να απαντήσουμε:"Αυτό είναι το κύτταρο που το κάνει αυτό αυτήν τη δεδομένη στιγμή, και το γειτονικό κύτταρο το κάνει αυτό, και ο άλλος γείτονάς του το κάνει αυτό, και this is how they work together.”

Strogatz (27:30):Well, this is fantastic. It means, like so many things in the history of science, that the ability to see, whether it was through microscopes, or telescopes — better measurements lead to so many advances. So then, regarding your research, though, if we can start drilling in, one of the main things that you study is how tissues sense inflammation and respond to it. Let’s talk about mice. You mentioned about irritating their skin. You irritate their skin, you get them inflamed, then what? What is it you’re trying to find? And what did you find?

Naik (28:01):You know, at the beginning of this conversation, we were talking about how immune cells talk to nearly every cell of the body. And so we wondered what the consequences of those conversations were. Because if every cell of the body is speaking to an immune cell, and when you have, for instance, a pathogen encounter, that pathogen is not just sensed by immune cells, it’s also sensed by the epithelial cells in your skin. Those are your outermost cells of your epidermis. It’s also sensed by your blood vessels, your neurons, your fibroblasts, the cells of your connective tissue that make collagen. All of these cells of the tissue really work in concert to cope with this pathogen and eliminate it and then heal. And so we wondered, when your tissue has these kind of experiences, what happens after the fact? And can cells outside the immune system remember, in the way that cells inside the immune system remember?

So we did a pretty simple experiment which was, we gave our mice an irritant that was short-lived. When the irritant was removed, the skin went back to looking like its healthy, normal state. And then we asked, how is that skin different now? And in particular, we asked, how are the long-lived cells of that skin different? So, the tissue stem cells. And the reason we wanted to know long-lived cells is because when you think about memory, and when you think about things that last in our body, our health, the short-lived cells are going to die off. The cells that are sloughed off the surface of your skin are going to be gone, so it doesn’t matter if they are changed by inflammation. But the cells that sit in the lowermost layer of your epidermis, and give rise to all of your other cells, the stem cells that live there throughout our lifetime and constantly pump out tissue. How are those cells changed?

(29:53) And so we basically challenged them to make tissue by causing a wound. And what we realized was, even after this small bout of inflammation, these cells were so much better at healing, they had learned from this inflammatory assault, to now be in a poise state, maintain accessibility at different wound repair sites, and different inflammatory sites in their DNA. And so when you came with a secondary wound, they were able to repair it much, much faster, even if that secondary wound came half a year later.

Strogatz :So first comes the irritation, then comes the wound?

Naik (30:33):Basically, you have a first inflammatory bout. It goes away. And you assume your tissue and its stem cells have come back to their healthy state. But in fact, now they’ve learned from that. And when you have a secondary challenge, when you have a wound or something else, they’re much better at healing.

Strogatz (30:50):This is revolutionary, right? I mean, maybe you don’t want to say it about your own stuff. But it’s wild, that this is a new kind of learning for healing, that’s not happening in the immune system itself. Or maybe we should have a more expansive view of what the immune system is?

Naik (31:05):Yeah, I think both. One, I think it’s pretty cool, because it sort of says, like, your body is constantly learning, and it’s learning at the level of its cells and its DNA. So it’s indexing its experiences. And every cell in the body likely does this, I want to say likely, because we haven’t tested every cell in the body.

But the long-lived cells really do remember their encounters. And it’s really a process of education. So, your cell is not just sort of sitting along there, being a barrier in your epidermis, it’s actually learning from its experiences and getting better and adapting. And that, to me is a very sort of hopeful way of looking at our physiology.

Strogatz (31:44):And so, it’s learning, again, in this way that has to do with DNA accessibility modifications or something like that?

Naik (31:51):Right. So the way it learns is exactly the way the innate immune system learns. Which is, if you have a cell that has never seen inflammation before, or never seen a wound before, it senses that wound, it opens up DNA at key wound-response genes and key inflammatory genes. Once that wound is done, it’s no longer making the protein or the transcript, but the DNA is still accessible and open. So when you have a second assault, it’s much better at responding. So it’s this idea of just remembering and indexing parts of the DNA that it needs, and then it can come back to it.

Strogatz (32:28):And in terms of open, maybe we should just say exactly what we’re talking about.

Naik (32:32):Once again, we always talk about DNA as a code for protein. So if your DNA is closed, then you can’t translate the code. So you have open DNA, and then you have — essentially, proteins and enzymes come and bind to this DNA, make mRNA or transcripts, and that mRNA can be made into protein. Without open DNA, that doesn’t happen.

Strogatz (32:54):Wild. So, since you’re telling me so many things that are blowing my mind, let me ask about this long-lived idea. I wanted to explore, a little bit, something you said about long-lived cells, because I’m used to the idea that the cells of my outermost layer of my skin do slough off, like all of ours do, I don’t know what, on a timescale of a couple of weeks, or something, it gets replaced?

Naik (33:15):About 42 days.

Strogatz :Whoa, that’s pretty specific. Forty-two days, what’s that, a month and a half, or something?

Naik :Yeah.

Strogatz (33:22):So what does that mean? A given cell might expect to, on average, live there about 42 days, and then…?

Naik (33:28):Your skin is this multi-layered organ. You have the outermost layer, the epidermis, and the layer below it, the dermis, right? In the epidermis, even the epidermis has many, many layers. The lowermost layer of the epidermis is where your progenitors, or your stem cells, live. And these cells do not get sloughed off. They tether onto that lower layer. They attach, and they continuously produce daughter cells that are making the rest of the layers and being sloughed off. And as the layers slough off, new cells are produced from the lowermost layer. So that lowermost layer is the one that’s going to stay with you for life.

Strogatz (33:28):Is that right?

Naik (33:33):Right.

Strogatz :Really?

Naik (33:43):And that’s where the mutations accumulate. And that’s where — yeah.

Strogatz :Oh, whoa.

Naik :So those are your tissue stem cells.

Strogatz (34:11):So you’re really talking long-lived, they’re part of us, they’re going to be with us our whole life.

Naik (34:15):Forever, forever. You can actually take those out, like I could punch biopsy your skin, and expand them out and, you know, and recreate a whole new skin.

Strogatz (34:25):Okay, well, I want to go all kinds of different directions with you. One thing that we should discuss is some of the implications of these fantastic findings of yours about the memories that other kinds of cells retain, that aren’t just immune cells. What are some of the implications of this kind of research for things like wound repair or aging, autoimmune conditions?

Naik (34:47):Yeah, I mean, all of the above, right? So we talked about implications for cancer, which is often called a wound that doesn’t heal, but there’s definitely implications for autoimmunity and aging. So, a lot of autoimmune diseases are recurrent, meaning they come back and go away. They’re sort of remitting and relapsing; they wax and wane. And they always occur in the same site.

So despite the fact that our skin is a huge organ, for instance, psoriasis often shows up on elbows. And in patients, it’ll go away and come back, and it’ll flare in the same exact location. And so the specificity of that really suggests that there’s something in that tissue that is remembering that disease. And for a very long time, it was thought it was immune cells.

But immune-targeting therapies don’t get rid of the disease. So there’s no cure. And so this is where our work really sort of shone the light on other cells, and if we should be targeting these other cells, to have curative therapies for autoimmune disease. And so that’s one of the things that we’re trying to pursue is, how do we turn back time and take away inflammatory memories in disease contexts? Or, how do we bolster inflammatory memories to promote things like wound repair.

(36:07) And achieving a balance, right, because this is an evolutionary tradeoff. Inflammation makes you better at wound healing, but it can also go completely awry. And so you’re sort of walking a tight rope. That’s, I think, where we are now, and what we’re trying to tackle.

Aging is another — you brought this up — very interesting area, because very often, when people look at the DNA, or the chromatin of aged cells, or cells from aged individuals, you find that inflammatory genes have more accessibility. And so, this idea has sort of come up over and over again, which is, maybe that phenomenon of aging is really just an accumulation of your inflammatory encounters over your lifetime, to the point where it’s sort of a Goldilocks effect, where there’s — this inflammatory memory or training can be good and good and good and — but then at some point, it becomes deleterious and bad. And you really want to find that sort of magical good point. And beyond that, it’s detrimental.

Strogatz (37:15):This is — this is crazy. So interesting, because I had been sort of, my whole life, led to think that aging had to do with accumulation of mutations, because that’s the way we used to talk and think, right? But now you’re making me think it’s also, or maybe instead, about accumulation of inflammatory events. It’s a little different, right? Quite different.

Naik (37:39):Yeah, there is an accumulation of mutations, but there’s also a shortening of telomeres. And by the way, there’s a link there, because inflammatory cytokines have been linked with telomere shortening.

Strogatz (37:50):Better remind us what telomeres are.

Naik :So —

Strogatz :That’s okay. Let’s do it.

Naik (37:57):So these are the ends of your, of your chromosomes. They sort of get shorter with age, and every time your cell duplicates. And so telomere shortening is considered a hallmark of aging. But I think that — it’s not just one thing, right? It would be — I would be remiss to say it’s just inflammation, or it’s just inflammatory memory, or it’s just your metabolism going haywire. I think it’s accumulation of all of these things, and understanding how they’re interrelated is going to be really critical.

Strogatz (38:27):So it’s almost like, there’s a lot of ways to get old. You’re discovering some more new ones.

Naik (38:32):Yes, exactly. Exactly.

Strogatz (38:35):You, and the people in your line of work.

Naik :But we also want to find out ways to reverse some of that and increase health span. I’m hopeful that there are going to be inroads in the next decade that really allow us to do that.

Strogatz (38:48):This is a very uplifting ending. I guess I should just say thank you very much, Shruti, this has been a really fantastically interesting conversation.

Naik (38:57):Thank you for having me. It was so much fun talking about the immune system.

Announcer (39:06):Explore more science mysteries in the Quanta  book Alice and Bob Meet the Wall of Fire , published by The MIT Press. Available now at amazon.com, barnesandnoble.com or your local bookstore. Also, make sure to tell your friends about The Joy of Why  podcast, and give us a positive review or follow where you listen. It helps people find this podcast.

Strogatz (39:28):The Joy of Why is a podcast from Quanta Magazine , an editorially independent publication supported by the Simons Foundation. Funding decisions by the Simons Foundation have no influence on the selection of topics, guests, or other editorial decisions in this podcast, or in Quanta Magazine . The Joy of Why is produced by Susan Valot and Polly Stryker. Our editors are John Rennie and Thomas Lin. Our theme music was composed by Richie Johnson, and I’m your host, Steve Strogatz. If you have any questions or comments for us please email us at [email protected] Thanks for listening.