우리는 Covid-19 Pandemic의 지난 몇 년 동안 면역 체계에 대해 많은 것을 들었지만 물론 우리의 면역 체계는 코로나 바이러스보다 훨씬 더 싸워요. 면역 체계는 매일 수많은 병원체로부터 우리를 훌륭하게 보호하지만 때로는 우리 자신의 몸을 공격하여 유해하고 치명적인 염증을 유발할 수 있습니다. 이 에피소드에서, Steven Strogatz는 뉴욕 대학교 Langone Medical Center의 면역 학자 겸 생물학적 과학 조교수 인 Shruti Naik과 대화하여 면역 체계가 왜 그렇게 잘 작동하는지 배우기 위해 이야기합니다.
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전 사체
Steven Strogatz (00:03) :저는 Steve Strogatz입니다. 이것이 왜 의 기쁨입니다. , Quanta Magazine 의 팟 캐스트 그것은 오늘날 수학과 과학에서 가장 큰 답이없는 질문으로 당신을 데려갑니다.
지난 몇 년 동안, 우리는 과학자와 의사가 Covid-19에 대처하는 방법을 배우면서 면역 체계에 대해 많은 것을 들었습니다. 물론, 우리의 면역 체계는 단순히 Covid와 싸우는 것 이상을합니다. 그것은 우리가 수많은 다른 병원체와 싸우는 데 도움이됩니다. 또한 피부와 다른 조직이 손상 될 때 수리합니다. 불행히도, 때때로, 면역계는 우리 몸을 공격하기 시작할 때와 같이 또는 만성 염증을 일으킬 때와 같이 건초가 닥칩니다. 따라서 우리의 건강은 끊임없이 면역 활동의 균형을 유지하는 데 달려 있습니다. 그러나 면역 체계는 정확히 어떻게 작동합니까?
이 모든 것을 논의하기 위해 오늘 저와 함께 Shruti Naik입니다. 그녀는 NYU의 Langone Medical Center의 생물 과학 조교수입니다. 그녀의 실험실은 신체 전체의 염증을 보는 것을 포함하는 줄기 세포, 미생물 및 면역을 연구합니다. 그러나 피부에 특별한 초점을 맞추고 특히 피부 세포가 부상과 자극제에 대한 노출을 기억하는 방법. 그녀는 특히 면역 세포가 미생물과 서로, 그리고 줄기 세포와 같은 신체의 다른 종류의 세포와 어떻게 상호 작용하는지에 관심이 있습니다. 그녀가 만드는 발견은 건선, 다발성 경화증과 같은자가 면역 상태 및 심지어 암과 같은 피부 상태를 포함하여 다양한 건강 문제에 영향을 줄 수 있습니다. Shruti Naik, 오늘 우리와 함께 해주셔서 감사합니다.
Shruti Naik (01:37) :글쎄, 저를 데려와 주셔서 감사합니다. 그리고 당신이 언급했듯이, 우리 건강의 정말로 중요한 부분이자 질병의 중요한 동인입니다.
.strogatz (01:49) :네, 그게 바로 우리가 당신을 갖고 싶어하는 이유입니다. 나는 특히 우리가 다른 것에 대해 생각했던 많은 질병이 실제로, 비밀리에 염증의 문제일지도 모른다는 소식을 듣고 수년간 염증에 대해 궁금했습니다.
.naik (02:06) :예, 물론. 심혈관 질환 또는 알츠하이머와 같은 것들은 대부분 기능하지 않는 뉴런과 할 수있는 문제 또는 신진 대사에 문제가있는 심장과 관련된 문제로 생각되었습니다. 그러나 실제로 우리는 이러한 많은 질병의 근본 원인이 실제로 당신의 면역 체계가 건초 와이어로 가서 그 일을하지 않는다는 것을 깨닫고 있습니다. 그리고 우리가 한 걸음 물러서서 그것이 얼마나 놀라운 지 생각한다면 면역 체계가 일종의 전능, 어디에나 있고, 신체의 모든 세포가 한 번에 면역 세포에 닿았다는 것을 생각합니다. 그래서, 그 의미는 정말 놀랍습니다. 면역 체계는 실제로 우리가 이해하려고하는이 중심 건강의 중심지가됩니다. 이것이 어떻게 작동하고, 질병에서 어떻게 잘못되는지.
strogatz (02:54) :그러나 우리는 학교에서 배운 약간의 생물학이나 학교에서 면역 체계에 대해 배웠어야했을 때 시작할 수 있습니까? 그리고 나는 그것을 시작할 수있는 방법이라고 생각합니다. 나는 하나의 시스템처럼 그렇게 말함으로써 소리를냅니다. 그러나, 당신은 면역학 전문가들이 우리가 두 시스템의 관점에서 생각해야한다고 말해주십시오. 선천적 면역계 대 적응 면역 체계에 대해 말씀해 주시겠습니까? 그들은 무엇이며 무엇을합니까?
naik (03:21) :두 가지 시스템이지만 실제로 함께 작동합니다. 그들은 파트너 시스템입니다. 따라서 두 시스템의 가장 큰 차이점은 항체 생성 세포와 같은 T 세포와 B 세포 인 적응성 면역계가 매우 구체적인 방식으로 병원체를 볼 수있는 정말 유명한 세포라는 것입니다. 그래서 그들은 실제로 병원체 A를보고 병원체 A라는 것을 기억할 수 있습니다. 그리고 특이성은 적응 면역 체계와 타고난 면역 체계를 실제로 구별하는 것입니다.
.타고난 면역계는 또한 병원체를 볼 수 있으며 병원체와 싸울 수 있지만, 그것을 잘 차별하지는 않습니다. 또한 훨씬 더 빨리 행동으로 불립니다. 따라서 그것은 첫 번째 방어선이지만 적응 면역 체계는 시작하는 데 조금 더 오래 걸립니다.
이제 저는 넓은 뇌졸중으로 말하고 있습니다. 나는 또한 이들 중 두 가지 사이에 중간이 있다고 생각합니다. 여기서 적응 세포로의 타고난 사이에 전이가 있는데, 일부 세포는 타고난 면역계처럼 작용하고, 일부 세포는 적응 면역 체계처럼 작용합니다. 그러나 그것들은 연속체의 극단입니다. 즉시 활성화하는 것들이 게임의 전당포라고 생각하고 조금 더 오래 걸리는 것들을 생각하고, 그 사람들을 게임의 장군으로 생각하십시오.
.strogatz (04:36) :그것은 흥미로운 차이입니다. 따라서 타고나가 빠르고 더럽고 적응 시스템이 조금 더 정교하다고 생각하는 것이 대략 맞습니까? 느리지 만 어떻게 든 세련 되었습니까?
naik (04:52) :정확히. 바로 그게 다야. 그래서 타고난 면역 체계가 올 것이고 무차별 적으로 말합니다.“좋아요, 여기서 뭔가 잘못되고 있습니다. 우리는 분자 와이 병원체를 죽이는 데 필요한 요인을 생산 하거나이 조직 손상을 처리하는 데 필요한 이러한 성장 요인을 공급해야합니다.” 적응 면역 체계는 시간이 걸리고 병원체에 대해 배우고 최선의 장군을 선택하여 말하고 병원체와 싸우기 위해 보냅니다.
.strogatz (05:18) :이 맥락에서 매우 유혹적인“학습”이라는 단어를 사용하며“적응 적”이라는 단어는 시간이 지남에 따라 무언가가 적응하고 학습하고 진화하고 있음을 시사합니다. 그러나 학습, 우리는 종종 의식이있는 무언가의 더 높은 기능, 또는 적어도 마음이나 뉴런이있는 것으로 생각하기 때문에 그것에 대해 마음이 마음에 드는 것이 있습니다. 당신은 그런 종류의 학습을 의미하지 않습니다. 우리는 이것을 어떻게 개념화합니까? 적응 면역 체계 학습에 대해 이야기 할 때 - 시작하겠습니다. 그게 무슨 뜻인가요? 실제로 화학 물질 인 그런 것들이 어떻게 배울 수 있습니까?
naik (05:51) :그래서 당신은 절대적으로 옳습니다. 이것은 매우 다른 종류의 학습입니다. 그리고 실제로 적응성과 타고난 면역 체계는 모두 배울 수 있습니다. 그것이 그들에 대한 놀라운 일이지만, 그들의 경험을 기억하는 시스템이지만 배우는 방식은 매우 다릅니다.
따라서 적응 면역 체계는 그것을 수영장으로 생각합니다. 당신은 당신이 10 명의 다른 사람들에 대해 생각한다면, 각각은 무지개의 하나만 볼 수 있습니다. 그리고 갑자기, 우리는 보라색 세상인 세상에 살고 있기 때문에 자주색을 보려고하는 사람은 그 세상에 살기에 가장 적합 할 것입니다. 그래서 자주색을 보는 사람은 더 많은 스스로를 만들고 곱하고 확장하기 시작합니다. 나는 이들 세포의 맥락에서 이러한 비유를 말하고있다. 따라서 하나의 특정 병원체를 실제로 볼 수있는 세포는 실제로 모든 신체의 자원을 위해 선택되고 주어지며,이 세포들은 더 많이 곱하고 더 많은 것을 만듭니다. 어떤면에서, 당신은 최고의 병원체-싸움 적응성 면역 세포를 고르고 확장하고 있습니다.
strogatz (06:52) :흥미 롭습니다. 따라서 우리가 유추 대신 실제로 일어나고있는 일의 세상에서 조금 더 많이 얻을 수 있다면, 나는이 비유를 좋아하지만. 수학자로서 저는 항상 모양에 대해 생각하고 싶습니다. 물론 이것은 가장 놀라운 것 중 하나이며, 몸이 전에 본 적이없는 바이러스 나 박테리아 또는 다른 병원체를 가질 수 있습니다. 그리고 어떻게 든 면역 체계는 결국 사실상 모든 것을 인식 할 수 있으며 심지어 빠르게 인식 할 수 있습니다. 올바른 모양을 가진 것이 무엇인가, 어떻게 든이 불쾌한 벌레 인 병원체에 붙잡거나 묶을 수 있습니까? 고정 될 수 있기 때문에 잘 묶지 않는 다른 것보다 더 잘 싸울 수 있습니다. 모양 인식에 관한 것입니까?
naik (07:33) :바로 그게 바로 그 것입니다. 버그에있는 단백질을 기반으로 한 모양 인식입니다. 그래서 우리가 Covid에 대해 생각하고 Covid에 대해 생성 된 항체에 대해 생각할 때, 실제로 잘 작동하는 항체는 스파이크 단백질을 정말로 잘 인식하는 것입니까? 따라서 그것은 구조적 인식이며, 단백질의 접힘, 3 차원 구조를 인식합니다. 그것은 본질적으로 우리가 말하는 것입니다. 구조적 인식이 좋은 적응 면역 세포는 신체가 선택하고 말합니다.“좋아요, 더 많은 것을 만들어 보자. 우리는 당신이 나쁜 사람을 볼 수 있다는 것을 알고 있기 때문에, 우리는 당신이 사업을 돌볼 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그리고 우리는 당신을 더 많이 만들 것일뿐만 아니라 나쁜 사람이 제거되어 고소 되더라도, 우리는 당신을 전문적인 상태로 유지할 것입니다. 우리는 당신을 떠나게하지 않을 것입니다. 우리는 당신을 붙잡을 것입니다. 이것이 예방 접종의 기초입니다.
strogatz (08:31) :그래서 흥미 롭습니다. 이제“우리는 당신을 붙잡을 것입니다”, 즉 잘 적응 된 전투기 또는 병원체의 모양 인식 능력이 좋은 전투기를 말할 때. 우리는 그 전투기의 일종의 예비를 유지합니까? 아니면 우리는 어떻게 든 매장량을 만들기위한 지침을 유지합니까?
naik (08:49) :우리는 전투기의 예비를 유지합니다.
strogatz (08:50) :우리는 실제로 그렇게합니까?
naik (08:51) :예.
strogatz :전투기 스스로.
naik (08:52) :정확히. 그것이 우리가 기억이라고 부르는 것입니다. 우리는 종종 기억 B 세포와 메모리 T 세포에 대해 이야기합니다. 이들은 백신 수명의 독점자 인 세포입니다. 항체는 사람들이 그 정보에 의해 약간 무서워했던 것처럼 영원히 고집하지 않습니다. 그들이 예방 접종을 받고 몇 달과 몇 달 후에 백신 역가를 보면 항체가 사라집니다. 그러나 이러한 항체 인 메모리 B 세포를 만드는 세포는 주위에 붙어 있습니다.
strogatz (09:19) :아, 알았어요.
naik (09:20) :이것이 면역 반응이 얼마나 좋은지, 얼마나 잘 기억하는지에 대한 척도입니다. 세포를 확보하고 지속 할 수 있습니다.
strogatz (09:30) :그리고 전투가 끝난 후에 메모리 셀이 다른 상태로 들어가고 있다고 말했을 때, 당분간은 실제로 무엇을 의미합니까? 그 메모리 B 세포는 어떻게 되었습니까? 그들은 진정 시키거나 한동안 항체 만들기를 중단합니까? 또는 - 또는 아마도 그들이 만드는 사람이 아닐 수도 있고, 아마도 그들은 다른 세포에 지침을 보내서 항체를 만들 수 있습니다. 내 말은, 매우 혼란 스럽습니다. 인정해야합니다. 귀하의 피사체에는 다양한 유형의 세포가 있습니다.
naik (09:53) :다양한 유형의 세포가 있으며 다양한 유형의 일을합니다. 따라서 신체는 이러한 메모리 세포를 다른 위치에 보관합니다. 때로는 피부와 장과 같은 장벽에 직접 퇴적합니다. 그것은 그 인터페이스에 바로 넣을 것입니다. 따라서 병원체가 돌아 오면 나쁜 사람이 돌아 오면 본질적으로 바로 갈 준비가 된 사람들이 있습니다.
예를 들어 메모리 B 세포의 경우 때로는 골수에 넣습니다. 골수는 혈액 시스템이 나오는 곳입니다. 그리고 만약 당신이, 당신이 본질적으로 세포가 많은 항체를 만들기를 원한다면, 당신은 그것이 골수의 안전한 위치에 있기를 원하며, 혈액에 쉽게 접근 할 수 있기를 원합니다. 그리고 이것은 신체가 메모리 셀을 분배하는 방법입니다. 그리고 몸을 순환하고 순찰하는 메모리 셀 코호트도 있습니다.
그래서 그것은 당신이 장벽에있는 사람들이있는 것처럼, 우리가 우리 몸을 나라로 생각한다면, 당신은 수도에 사람들이 있고, 당신은 나쁜 사람에 대항하여 정말 좋은 군인, 정말 좋은 장군으로 입증 된 그들 중 몇 명을 유지하고 싶다면.
.strogatz (11:04) :내가 올바르게 이해한다면, 현재 우리가 말하는 것은 전통적으로 적응 면역 체계로 생각되는 것입니다. 이제이 토론에서 우리의 초점은 아마도 다른 방향으로, 염증이 발생하는 경우, 조절 이상으로 이어지는 것을 향해 더 많이 갈 것입니다. 그래서 우리는 지금 그것에 대해 이야기하기 시작해야합니까? 우리의 타고난 시스템이 가지고있는 종류의 기억이 있습니까? 또한 B 세포와 T 세포는 많은 홍보를 얻습니다.
naik (11:31) :오른쪽.
strogatz :특히 HIV와 관련하여 우리는 T 세포에 대해 지속적으로 들었습니다. 그러나 타고난 시스템의 플레이어의 기괴한 이름이 있습니다. 대 식세포, 사이토 카인 및 - 올바른 단어는 무엇입니까? 그리고 그들은 어떤 종류의 기억을 가지고 있습니까?
naik (11:47) :예, 예, 오랫동안, 우리는 기억이 실제로 적응성 면역계가 할 수있는 일이라고 생각했습니다. 왜냐하면 그것은 특이성의 특성이 있고 병원체에서 모양을 인식하는 것이기 때문입니다. 15 년 전, 15 년 전과 마찬가지로, 실제로 기억은 실제로 기억이 타고난 면역 체계의 특징이 될 수 있지만 적응 면역 체계와 약간 다르게 작동했다고 지적한이 획기적인 연구가 있었을 것입니다.
.따라서 선천성 면역계는 실제로 대 식세포와 같은 짧은 세포로 구성됩니다. 이들은 신체의 일종의 쓰레기 수집가 인 세포입니다. 그들은 모든 죽은 세포와 잔해를 먹습니다. 그들은 염증성 사이토 카인을 많이 만들어 염증을 유발하는 단백질을 만듭니다. 예를 들어 산화 질소 또는 박테리아를 죽이는 것들을 많이 만듭니다. 그래서 이들은 병원체에 물리적으로 손상을 일으키는 가성 제입니다.
(12:39) 유사하게, 호중구는 병원균을 해독하고 병원체를 직접 사멸시킬 수있는 이러한 종류의 분자를 생산함으로써 병원체에 많은 손상을 일으키는 선천성 면역 세포의 또 다른 부분 집합이다. 이것은 현미경 수준의 화학적 전쟁입니다. 그리고 다시 한 번, 그런 종류의“전당포와 장군”비유로 돌아가서이 사람들은 전당포 였고 그들은 꽤 빨리 죽었습니다. 그들은 방금 나타나서 죽었다.
그러나 우리는 실제로 짧은 세포가 죽을 수도 있지만, 전임자, 선구자, 그들의-일종의 세포, 줄기 세포는 매우 오랫동안 산다는 것을 깨닫고 있습니다. 그리고 실제로 그들은 신체의 경험, 신체의 염증 경험을 기억할 수 있습니다. 그러나 그들은 나쁜 사람의 모양을 기억하여 그것을하지 않습니다.
알다시피, 당신은 독감이 있습니다. 우리는 실제로 이것이 Covid에서도 발생한다는 것을 알고 있습니다. 당신은 코비드가 있습니다. 그리고 이들 미생물 분자는 모두 돌아 다니며, 이들 숙주 염증성 단백질은 모두 돌아 다니고있다. 그리고 그들은 당신의 선천적 면역계와 선천적 면역 세포의 선천적 면역 세포, 선천적 면역 세포의 줄기 세포의 선구자에 의해 감지됩니다. 그리고 그들이하는 일은 그들이 염색질을 다시 연결하는 것입니다. 그들은 그 세포의 DNA를 다시 연결합니다. 따라서 본질적으로 다양한 단백질과 항균 전투기의 표현을 활성화 할 수 있습니다. 그래서 이것은 우리가 나쁜 사람들을 즉시 제거하는 데 도움이됩니다. 그러나 그 감염 후에도 그 세포는 DNA를 닫지 않습니다. 그들은 DNA를 개방하고 접근 할 수 있도록 유지하므로 두 번째 히트를 할 때 훨씬 더 빨리 응답 할 수 있습니다. 따라서 본질적으로, 당신은 당신의 세포를 더 나은 살인자, 더 나은 전투기로 훈련시키는 것과 같습니다. 그들이 보는 첫 번째 병원체에 관계없이, 그들은 이제 두 번째 병원체와 매우 다르게 행동합니다.
strogatz (14:34) :당신이 우리에게 정말로 좋은 은유를 주면서 내 마음에 온 이미지는, 나는 유리와 함께 특별한 경우에 보관 된 소화기를 생각하고 있으며,“비상시 유리를 끊는 것”과 같이 말합니다. 거의 처음과 같습니다. 예, 소화기를 꺼내서 병원체를 꺼내기 위해 유리를 끊어야했습니다. 두 번째로 문을 열어 두십시오. 당신은 개방적이고 문을 닫는 관점에서 말하고 있기 때문입니다. 염색질 상태의 관점에서, DNA가 접근 가능하거나 접근 할 수없는 방식.
naik (15:05) :맞습니다. 그래서 그것은 항균제 또는 염증성 단백질에 대한 지시를 가진 DNA를 유지하는 것뿐만 아니라, 그 세포는 이제 분자 기계가 다시 사용되는 방식으로 인해이 요인을 훨씬 더 많이 만들 수 있습니다. 따라서 유추적으로, 소화기의 문을 열어 두는 것뿐만 아니라 이제 소화기를 더 많이 펌핑하여 더 많이 펌핑 할 수 있습니다.
.strogatz (15:35) :좋아요. 예, 필요한 모든 것이 무엇이든 -
naik :방지-소방 물질. 소화기에서 무엇이 나오는지 모르겠습니다.
strogatz (15:40) :나는 그것이 문제라는 것을 알고 있습니다. 비유는 크지 않습니다. 왜냐하면 그것은 불을 붙이는 데 필요한 것이기 때문입니다. 그러나 그것은 도움이 될 것입니다.
naik :맞아요, 정확히.
strogatz (15:47) :알겠습니다. 우리는 염증에 대해 계속 이야기합니다. 기어를 약간 전환하고 염증 자체에 대해 이야기하겠습니다. 염증이란 무엇입니까? 그것의 특징은 무엇입니까?
naik (15:57) :다시, 나는 면역 학자들이 사물을 분류하고 이름을 부여하는 것을 좋아한다고 생각합니다. 아니면 이것은 단지 과학 일뿐입니다. 어디서 - 급성 염증이 있는데, 이는 우리가 고전적으로 염증으로 생각하는 것입니다. 발적, 붓기, 벌레 물린 또는 컷이 있거나 피부에 어떤 종류의 감염이 있으면 통증, 발적, 붓기가 있음을 알 수 있습니다. 이것들은 급성 염증의 고전적인 징후입니다.
strogatz :또한 뜨겁다.
naik (16:22) :뜨거운, 예, 열. 정확히. 그래서 그것은 당신이 느낄 수있는 염증입니다. 그리고 만성 염증이있어 약간 은밀하고 기만적입니다. 만성 염증은 많은 다른 질병과 관련된 일종의 나쁜 염증 인 경향이 있습니다. 그리고 우리는 지금도 고맙게도 노화와 함께 올라갑니다. 따라서 만성 염증은이 저급입니다. 발적, 붓기, 열, 통증과 같은 명백한 징후는 없지만 염증 매개체의 저급 생산량만으로도 버그를 죽이는 데 도움이되는 것과 같은 것들이 매우 낮고 매우 낮은 등급으로 만들어지고 있으며, 우리 자신의 세포를 손상시키고 있습니다. 그리고 그들은 결국 좋은 것보다 더 많은 해를 끼치게됩니다. 그리고 우리는 이러한 유형의 정보를 끄는 방법을 완전히 이해하지 못하거나 때로는 너무 늦을 때까지 감지하는 방법을 완전히 이해하지 못합니다.
strogatz (17:15) :매우 실망 스럽습니까? 내 말은, 나는 당신이 이것을 해결하는 데 도움이된다면 매우 도전적이며 중요한 일이라고 생각합니다. 내가 좌절한다고 말하는 이유는, 사람들이 의사에게 갈 때 만성 피로로 말하면 의사가 말할 수 있다는 다른 만성적인 것들을 생각하고 있기 때문입니다.“우리는 당신에게 잘못된 것을 찾을 수없고, 이것은 당신의 머리에 있습니다.” 아시다시피, 그것은 그들이 아프다는 것을 알고 있기 때문에 그것을 가진 환자에게는 매우 실망 스럽습니다.
naik (17:40) :아니요. 그리고 만성 염증으로 인해 다른 문제는 당신이 아프다는 것을 알고있을뿐만 아니라 의사가 깨닫거나 다른 사람이 당신이 너무 아프다는 것을 깨닫게되면 너무 늦을 수 있다는 것입니다.
.나는 만성 염증성 질환과 저급 만성 염증을 구별하기 위해 잠시 시간을 내고 싶습니다. IBD, 염증성 장 질환 또는 건선과 같은 것들이 실제로 명백하고 그것들은 알 수 있습니다. 건선, 당신은이 거대한 플레어를 가지고 있습니다. 그래서 그것들은 만성 염증성 질환입니다. 만성 염증은이 저급 일뿐입니다. 건강에 해로운 식습관과 대사 증후군으로 인해 발생할 수 있습니다. 여기서 저급 염증으로 인한 이러한 종류의 미세한 손상을 유발한다는 사실을 알지 못합니다. 따라서 만성 피로와 같은 것이 아닐 수도 있습니다. 그것이 일어나고 있다는 것을 깨닫지 못하는 곳일 수 있습니다.
strogatz (18:34) :와우. 은밀한.
naik :실제로 은밀한.
strogatz (18:37) :그 주제에서 오늘날 염증의 질병과 관련이있는 것으로 생각되는 일부 질병에 대해 알려주십시오. 나는 당신이 이전에 심혈관 질환을 언급했다고 생각합니다. 염증에 관한 것이 무엇입니까?
naik :심혈관 질환 - 막힌 동맥처럼 단순화합시다. 그 중 상당수는 실제로 선천적 면역 체계의 세포, 대 식세포, 동맥 벽을 따라 거주하는 것입니다. 그리고 지방과 지질과 함께이 gamish 그것은 단지 블록을 일으키고, 그것은 일종의 불쾌한 gamish 을 만듭니다. 그것은 봉쇄를 유발합니다. 그리고 우리가 깨닫는 것은이 염증성 매개체 가이 모든 것에 들어가서 쌓이고 봉쇄를 일으키는 것입니다. 따라서 면역 세포는 용기의 봉쇄를 운전하는 관점에서 핵심입니다.
strogatz (19:27) :우리는 항상 콜레스테롤에 대해 들었습니다.
naik (19:29) :정확히, 맞습니다. 그리고 콜레스테롤은 정말 나쁜 선수입니다. 우리는 그렇지 않다고 말하는 것이 아닙니다. 이 질병을 전파하는 면역 세포 인이 다른 주요 요소를 가지고 있다는 것입니다. 이제 그 효과에 더 많은 관심을 받고 있습니다.
.strogatz (19:42) :암 연결은 무엇입니까?
naik (19:44) :예, 암은 매우 흥미 롭습니다. 여기서 면역 세포는 영웅이거나 악당이 될 수 있기 때문입니다. 암 면역 요법의 의미에서 영웅이 될 수 있습니다. 면역계는 Covid와 같은 바이러스와 다른 바이러스와 싸우는 방식으로 병원체와 싸우는 방식으로 암과 싸우기 위해 활용되었습니다. 그리고 이것은 특이성, 모양의 인식이 작용하는 곳입니다. 이제 사람들은 면역 세포를 훈련하여 암 세포의 모양을 인식하고 죽이는 법을 배웠기 때문입니다. 암 세포에있는 모양이기 때문에 정말 강력하지만 건강한 세포에는 아닙니다. 면역계는이 암 세포를 인식하고 직접 죽일 것입니다. 그리고 이것은 많은 종류의 암을 대하는 방식을 변화 시켰습니다.
반면에 면역 체계는 암에서 수행하는 악의적 인 역할을합니다. 특히, 만성 염증은 암에서 놀기 위해이 악의적 인 역할을합니다. 여기서 우리는 이제 많은 다른 종류의 암 이이 저급 만성 염증이나 조직 손상 및 염증과 관련이 있다는 것을 알고 있습니다. 췌장암 또는 결장암 또는 피부암, 많은 다른 유형의 암. 그리고 여기에서 우리는 정확히 무엇이 잘못되고 있는지 이해하지 못하는 곳이며, 왜 염증이 암 세포가 잡을 수있는 일종의 비옥 한 땅을 만드는 이유입니다.
.strogatz (21:06) :따라서 불쌍한 하얀 피부를 가진 사람과 많은 두더지를 가진 사람으로. 어렸을 때, 나는 테니스를 밖에서 연주했고, 셔츠를 벗고, 이제 피부과 전문의의 비용이 들었습니다. 좋아요, 왜 내가 이것에 대해 묻는거야? 우리 모두는 어린 시절에 많은 햇볕을 쬐고 피부가 매우 공정한 피부를 가지고 있다면 흑색 종의 형태 나 나중에 당신의 인생에서 암에 걸릴 수있는 다른 불쾌한 피부과 질환에 어려움을 겪을 수 있다는 것을 알고 있기 때문입니다. 그러나 UV가 내 세포에 부딪히게함으로써 돌연변이를 일으킨 것인가, 아니면 화상을 입었 기 때문에 염증 반응을 일으킨 것입니까? 우리는 알고 있습니까? 아니면 이것이 당신이 추측 할 수있는 종류입니까?
naik (21:49) :머리에 못을 박은 것 같아요? 우리는 고전적으로 생각했습니다. 오, 돌연변이는 단지 많은 돌연변이 일뿐입니다. 돌연변이는 본질적으로 세포 곱셈을 담당하거나 세포 사멸을 제한하는 특정 유전자에서 DNA 코드의 변화입니다. 그리고 돌연변이가 형성 될 때, 이들은 본질적으로 이들 세포가 제어에서 자라도록 허용한다. 따라서 오랫동안,이 돌연변이의 수는 암 감수성을 지시하는 일종의 생각입니다. 그러나 사람들이 실제로 건강한 피부에서 돌연변이를 서열 할 때, 많은 세포가 이러한 돌연변이를 가지고 있음을 알 수 있지만, 우리는 피부 전체에 종양을 가지고 걸어 다니는 것이 아닙니다.
그래서, 나는 현재 필드가 어디에 있는지 생각합니다. 마찬가지로, 다른 것들이 필요합니다. 유전자에 돌연변이가있는이 세포는 더 많이 이륙하고 암을 형성하기 위해 유전자의 돌연변이를 가진 세포를 위해 무엇이 필요한지. 그리고 당신이 말한 것, 그것은 화상과 염증이 이어지는 염증이 그것을 유지하는 일종의 환경을 만들 수 있습니다. 그래서 우리는 현재 실험실에서 이러한 실험을하고 있습니다. 이것이 우리가 예비 데이터라고 부르는 것이지만 추측 할 것입니다.
따라서 우리가 마우스를 주면 피부에 간단한 염증 모욕이 있습니다. 우리는 그것을 자극적으로 제공합니다. 간단하고 해결하는 염증입니다. 그리고 우리는 돌아와서 몇 달 후에 발암 물질에 노출되어 더 많은 종양을 형성합니다.
strogatz :흠.
naik (23:15) :피부는 완전히 정상으로 보이며 모든 것이 괜찮습니다. 그러나 우리가 염증이있는 마우스와 이전에 염증을 겪지 않은 마우스를 비교하면 10 배 더 많은 종양과 같습니다.
strogatz :hm!
naik (23:26) :그래서 우리는 피상적으로 모든 것이 정상적인 것처럼 보이기 때문에 왜 그런지 알아 내려고 노력하고 있습니다. 그러나 급성 염증의 시합 이후에 유지되는 일종의 종류의 세포 또는 염증의 급성 한 시합이 암을 유발하는 세포 또는 암이되는 세포를 어떻게 변화시킬 수 있는지에 대해서는 어떤 일이 벌어지고 있습니다. 그래서 우리는 실제로 알지 못하고 여기에 답변해야 할 많은 질문이 있습니다.
strogatz (23:54) :거의 당신이 할 수있는 것 같습니다. 아마도 이것은 하늘의 파이 일지 모르지만, 방금 묘사 한 시스템에서는 대조군의 돌연변이 수를 측정하려고 시도하는 것이 가능할 것입니까? 보시면 암에 대한 소인의 차이를 만드는 것은 돌연변이가 아닙니다. 다른 것입니다.
naik (24:14) :일어날 수있는 두 가지가 있습니다. 이 두 마우스 사이에 동일한 수의 돌연변이가 있으며, 돌연변이가있는 세포가 더 암이되거나 시스템이 시스템이되는 방식은 이제 해당 세포가 실제로 더 많은 돌연변이를 축적한다는 것입니다. 아마도 DNA의 영역이 더 개방적이고 접근하기 쉬운 영역이 있기 때문입니다. 면역 전구체에서 메모리에서 암호화 된 것과 같은 것은 DNA가 더 개방적이기 때문에 이들 세포를 더 많은 돌연변이로 소인 할 수있는 것과 동일하며, 이제는 더 많은 돌연변이를 감지 할 수 있습니다. 그들의 세포가 DNA 손상에 반응하는 방식은 변할 수 있습니다.
따라서 우리의 모든 세포는 DNA에서 휴식이있을 때마다 DNA에서 어떤 종류의 손상도 원하지 않기 때문에 사물을 고치고 DNA를 백업하는 놀라운 수리 기계를 가지고 있습니다. 당신의 게놈은 당신의 신체의 코드 북입니다. 따라서이 코드를 순서대로 유지하고 싶습니다. 그러나 우리는 염증이 DNA를 손상시키는 방법을 모릅니다. 그래서 우리가 실제로 이해할 경우 해독하고 이해해야 할 모든 것, 암 세포가 이륙 할 수있는 신호는 무엇이며, 신호를 뒤집을 수 있습니까? 아니면 이러한 변경 사항을 뒤집고 세포가 처음부터 이륙하는 것을 방지 할 수 있습니까?
strogatz (25:31) :글쎄, 나는 당신이 지금이 일을 당신 자신의 작품으로 만들게되어 매우 놀랍기 때문에 기쁘다. 그리고 나는 당신과 당신의 학생들과 공동 작업자들이 무엇을하고 있는지 논의 할 시간이 있는지 확인하고 싶습니다. 그래도 우리가 그에 들어가기 전에, 나는 우리가 방해가되어야한다는 용어가 있다고 생각합니다. 나는 당신의 것들에 대해 읽었을 때 그것을 읽었습니다 :단일 셀 전 사체학. 무엇입니까? 염증 연구와 어떤 관련이 있습니까?
naik (25:55) :멋진 새로운 기술입니다. 매우 멋지고 유익합니다. 따라서 단일 세포 전 사체학, 우리는 그곳에서 사용되는 단어로 분류 할 수 있습니다. 단일 세포, 하나의 셀, 맞습니까? 전 사체학. 그래서 그것은 단백질 코드로 어떤 유전자가 적극적으로 생성되고 있는지 살펴보고 있습니다. 유전자는 단백질이되지만 이들 사이의 중간체는 메신저 RNA입니다. 그래서 우리는 단일 세포 수준에서 분석하는 모든 단일 셀의 메신저 RNA의 전 사체를 측정합니다. 그래서, 세포 A는이 천 유전자를 만들고, 세포 B는이 다른 천 유전자를 만들고 있으며 세포 C는 다른 천 유전자를 만들고 있습니다.
이런 식으로, 나는 조직의 모든 세포의 정체성뿐만 아니라 그들이 주어진 시간에 무엇을하고 있는지 알아낼 수 있습니다. 기본적 으로이 복잡한 이종 조직에서 어떤 세포가 무엇을 만들고 있는지 정확하게 알아낼 수 있습니다. 따라서 피부가 40, 50 유형의 세포라고 말하면이 암에서 인자 A가 만들어지고 있다고 말하면 누가 그 요인을 만드는지 어떻게 알 수 있습니까? 그리고 그 요소의 표현을 유발하는 신호는 무엇인지 어떻게 알 수 있습니까? 따라서 단일 세포 수준 인 기술로 발전함으로써, 우리는 이제 실제로 집으로 돌아갈 수 있습니다.“이것은이 시간 에이 일을하고있는 셀이며, 이웃 셀 이이 일을하고 있으며 다른 이웃이이를 수행하고 있으며 이것이 함께 일하는 방식입니다.”
.strogatz (27:30) :글쎄, 이것은 환상적입니다. 그것은 과학의 역사에서 많은 것들과 마찬가지로 현미경이나 망원경을 통한 것든 볼 수있는 능력을 의미합니다. 더 나은 측정은 많은 발전으로 이어집니다. 그러나 연구와 관련하여 시추를 시작할 수 있다면 공부하는 주요 사항 중 하나는 조직이 염증을 감지하고 반응하는 방법입니다. 생쥐에 대해 이야기합시다. 당신은 그들의 피부를 자극하는 것에 대해 언급했습니다. 당신은 그들의 피부를 자극하고, 염증을 느끼게합니다. 찾으려고하는 것은 무엇입니까? 그리고 당신은 무엇을 찾았습니까?
naik (28:01) :이 대화가 시작될 때, 우리는 면역 세포가 신체의 거의 모든 세포와 어떻게 대화하는지 이야기하고있었습니다. 그래서 우리는 그 대화의 결과가 무엇인지 궁금했습니다. 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.
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