On sait depuis des décennies que bien que le système immunitaire des astronautes soit supprimé dans l'espace, les laissant vulnérables aux maladies, les mécanismes exacts du dysfonctionnement immunitaire sont restés un mystère. Maintenant, un étudiant de premier cycle de Cornell a trouvé une solution potentielle.

Double majeure en génie biologique et mécanique au College of Engineering, Rocky An a publié sa théorie, "MRTF May be the Missing Link in a Multiscale Mechanobiology Approach into Macrophage Dysfunction in Space", le 12 septembre dans Frontiers in Cell and Developmental Biologie .

Un examen des 20 dernières années de la littérature sur le comportement des macrophages - cellules clés de la réponse immunitaire de l'organisme - dans l'espace et des recherches récentes sur la façon dont les macrophages réagissent aux forces de gravité normale, identifiant un facteur de transcription qui pourrait s'avérer être la pièce manquante de le casse-tête.

"Je n'arrêtais pas de poser des questions sur la façon dont les données sont présentées", a déclaré An. "Il y a ces deux articles vraiment importants, en particulier, un examen de la façon dont les macrophages sont supprimés en microgravité, et un autre sur la mécanobiologie des macrophages. J'ai pu relier ces deux articles, et c'est là que l'idée m'est venue. Je était vraiment excité, car c'était une sorte de 'Eureka!' moment pour moi."

Dans l'espace, l'absence de gravité modifie la forme de la cellule immunitaire, et les scientifiques ont soupçonné que des modifications du cytosquelette, l'infrastructure filamentaire de la cellule, étaient impliquées dans le dysfonctionnement immunitaire. Des études récentes en gravité normale ont montré que perturber le cytosquelette des macrophages réduit le transport d'une protéine particulière, un facteur de transcription important pour la réponse immunitaire, vers le noyau.

En comparant les études de cellules en microgravité et en analysant les modes d'étude et les échelles de temps associées - que les macrophages aient été réellement étudiés dans l'espace, ou sur un avion parabolique, ou dans une simulation de microgravité en laboratoire - An a pu pointer vers une protéine , le facteur de transcription lié à la myocardine (MRTF), en tant que coupable probable du dysfonctionnement du système immunitaire.

"Je pense que c'est un argument assez convaincant que le MRTF est une grande partie du problème", a déclaré An. "J'espère que cela inspirera de futures études qui se concentreront vraiment sur cette protéine et le cytosquelette, et peut-être que cela pourrait être la première étape vers un traitement immunitaire des vols spatiaux."

Le document suggère que le MRTF pourrait également être impliqué dans le stress sur la santé cardiovasculaire des astronautes. An souligne également d'autres facteurs qui peuvent jouer un rôle dans le dysfonctionnement immunitaire et note que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre comment le MRTF interagit avec le noyau des macrophages en microgravité.

Alors qu'An a travaillé de manière indépendante sur la publication, il remercie ses professeurs Cornell (dont Mingming Wu, professeur, et Minglin Ma, professeur agrégé, à la fois d'ingénierie biologique et environnementale au Collège d'agriculture et des sciences de la vie; Brian J. Kirby, la famille Meinig professeur d'ingénierie ; et Donna Cassidy Hanley, associée de recherche principale au Collège de médecine vétérinaire, parmi de nombreux autres enseignants) pour avoir modélisé une approche interdisciplinaire et encouragé la recherche.

Avant même de s'inscrire à Cornell, An a eu des contacts avec le laboratoire de Theodore Clark, professeur de microbiologie et d'immunologie au College of Veterinary Medicine, où An s'est engagé dans la recherche depuis sa première année. Il attribue également son expérience au sein de l'équipe de projet Cornell iGEM (Genetically Engineered Machines), avec les conseils de Jan Lammerding, professeur à la Meinig School of Biomedical Engineering, pour l'avoir aidé à se développer en tant que scientifique.

"La plus grande aide a été les professeurs et la façon dont ils ont enseigné mes cours", a déclaré An. "Et puis, avec la recherche en laboratoire et mon équipe de projet, il y a eu de nombreuses opportunités d'apprendre de manière indépendante et de poser nos propres questions."

An a également acquis une précieuse expérience dans les stages d'été. En 2021, il a été choisi comme chercheur associé pour le Space Life Sciences Training Program de la NASA, où il a étudié l'impact de la microgravité sur les cellules et co-écrit son premier article, une optimisation d'un cadre de modélisation pour l'étude des cellules en microgravité.

An a ensuite passé l'été 2022 en tant que boursier Amgen au Wyss Institute de l'Université Harvard, où il a travaillé dans le domaine de l'immunothérapie mécanique, explorant des thérapies qui fonctionnent en manipulant la structure des cellules.

"J'ai toujours été intéressé par les cellules, mais aussi par la mécanique, comment les cellules réagissent aux forces", a déclaré An. "J'aime cette approche parce qu'elle est quelque peu nouvelle, et je pense que c'est très différent de ce que l'on apprend généralement en biologie, où tout est une série de réactions chimiques. J'apprécie vraiment l'interaction entre les deux domaines." + Explorer plus loin

Les nanoparticules entraînent les cellules immunitaires à combattre le cancer