Tarvitsemme lisää investointeja laajakirjoihin viruslääkkeisiin eli lääkkeisiin, jotka suojaavat ihmisiä monilta viruksilta samanaikaisesti. Valitettavasti tämä on vaikeaa! Esimerkiksi pelkästään adenovirusta on yli 60 erilaista, joista jokainen kantaa ainutlaatuisia proteiineja. Viruslääkkeen suunnittelu, joka estäisi kaikki nämä, on hyvin vaikeaa. Sen sijaan, että suunnittelisimme lääkkeitä, entä jos hyödyntäisimme fysiikkaa? Loppujen lopuksi jokainen virus pääsee ihmissoluun "painamalla" tai "työntämällä" sitä. Jos solu pystyy aistimaan nämä fyysiset voimat ja jotenkin käyttää niitä vastustuskyvyn laukaisemiseen, voisimme ehkä kehittää universaalempia viruslääkkeitä. Uusi artikkeli vihjaa tähän mahdollisuuteen, ja se juontaa juurensa oudosta löydöstä, joka tapahtui aiemmin. Muutama vuosi sitten tiedemiehet kasvattivat ihmissoluja alhaisilla tiheyksillä ja tarttuivat niihin viruksilla. Kun he tekivät näin, jokainen solu tuotti suuria määriä virusta; He tartuntivat helposti. Kun tämä koe toistettiin korkealla tiheydellä kasvatetuilla soluilla, jokainen solu tuotti keskimäärin paljon vähemmän virusta. Jokin tässä "ahtautumisessa" esti viruksen replikaation. Nämä tutkijat arvelivat, että proteiini nimeltä Piezo1 saattaisi olla mukana. Pietso1 on mekaanisesti herkkä kalsiumkanava. Aktivoinnin yhteydessä (värähtelyillä, kosketuksilla tai pienillä molekyyleillä) se avautuu, jolloin kalsium pääsee soluun. Tämä kalsiumin virtaus saa solukalvon jäykistymään, vaikka mekanismi ei ole selvä. Tätä uutta artikkelia varten kiinalaiset tutkijat kasvattivat ihmissoluja matalilla tai korkeilla tiheyksillä, tartuttivat ne monilla eri viruksilla ja tutkivat Piezo1:n osallisuutta. Kun solut kasvatettiin korkealla tiheydellä, mutta eliminoitiin Piezo1, jokainen solu tuotti lisää viruksia. Samoin, kun soluja kasvatettiin matalalla tiheydellä ja ne saivat virustartunnan samalla kun niitä ravistettiin lautasella, ne muuttuivat infektioille vastustuskykyisemmiksi. Tämä vaikutus katosi, kun Piezo1 poistettiin. Samoin, kun kirjoittajat yliilmensivät Piezo1:tä HEK293T soluissa, se hillitsi viruksen replikaatiota (noin 10-kertaisesti). Tätä ilmiötä ei havaittu Piezo2:lla, toisella mekanosensensitiivisellä ionikanavalla. Tutkijat käyttivät seuraavaksi Piezo1-agonisteja tämän ilmiön simulointiin. Pieni molekyyli, nimeltään Yoda1, sitoutuu ja aktivoi Pietso1:n. Solujen hoito Yoda1:llä vähensi viruksen tiitrien määrää ihmissoluissa 10–100-kertaiseksi. Tutkijat myös tartuttivat hiiriä tappavilla annoksilla erilaisia viruksia (enterovirukset, coxsackievirus, influenssa A), hoitivat eläimiä Yoda1:llä (tai kontrollilla) ja havaitsivat, että hoidetut hiiret selviytyivät todennäköisemmin. Tämä työ on mielenkiintoinen, mutta myös puutteellinen. Ensinnäkin molekyylimekanismia, joka yhdistää Pietso1:n — > viruksen vastustuskyvyn, ei ole kuvattu. He uskovat, että se liittyy kalvon jäykistymiseen, mutta kukaan ei oikeastaan tiedä, *miten* Pietso1-aktivaatio aiheuttaa tämän. Toinen ongelma ovat menetelmät. Yhdessä kokeessa tutkijat tarttuttivat hiiriä viruksilla ja ravistivat niitä pienillä alustoilla. Tämä ilmeisesti lisäsi heidän vastarintaansa. Mutta tiedemiehet eivät koskaan oikeasti selitä menetelmää, miltä alustat näyttävät tai mitkä ovat laitteen asetukset. Kaikki on hieman epämääräistä ja vaikea uskoa. Silti on innostavaa etsiä "universaaleja" tai fyysisiä mekanismeja laajakirjoisten hoitojen rakentamiseksi. Sen sijaan, että valmistaisimme pieniä molekyylejä, jotka kohdistuvat yhteen taudinaiheuttajaan, meidän tulisi miettiä yhdistäviä, biofysikaalisia periaatteita, joita voidaan käyttää laajempaan kontrolliin.

Laboratoriovuodot ovat erittäin yleisiä, mutta yleensä hyvänlaatuisia. Viime kuussa kävin konferenssissa Isossa-Britanniassa. Keskustelin kasvibiologien kanssa, jotka työskentelevät Arabidopsis thaliana -kasvin kanssa, joka on sinappiheimoon kuuluva rikkakasvi. Arabidopsiksen siemenet ovat pieniä, kuin siitepölyjyvät, ja ne tarttuvat vaatteisiin. Nämä siemenet valmistetaan usein esimerkiksi GFP:llä siten, että ne fluoresoivat vihreinä. Ja koska ne ovat niin pieniä, ne kannetaan väistämättä (vahingossa) laboratorion ulkopuolelle. Eräs kasvibiologi kertoi minulle, että heidän laboratorioryhmänsä menee ulos ja poimii vuosittain kaikki Arabidopsis-kasvit, joita he löytävät kampuksen alueilta. He tuovat kasvit takaisin laboratorioon ja sekvensoivat ne. Viime vuonna puolet näistä "villistä" kasveista oli GFP:tä.

Joitakin yksityiskohtia siitä erinomaisesta artikkelista siitä, miten vähäinen happi saa kasvaimet kasvamaan hitaammin hiirillä: Normaalisti syöpäsolut kasvavat nopeammin kuin terveet solut. 1920-luvulla Otto Warburg havaitsi, että kasvaimet kuluttavat paljon glukoosia, joten lääkärit ovat pitkään yrittäneet "nälkiinnyttää" kasvaimia näistä ravinteista hidastaakseen niiden kasvua. Samaan aikaan hapen puute näyttää saavan kasvaimet kasvamaan nopeammin; Ainakin paikallisella tasolla. Pienen hapen mikroympäristössä kasvavat kasvaimet kasvavat nopeammin, samalla lisäten niiden glukoosin kulutusta. Tämä on yllättävää, sillä epidemiologiset tutkimukset ovat osoittaneet samaan aikaan, että *systeeminen* hypoksia (kuten livin g korkealla sijaitsevassa kaupungissa) liittyy alhaisempaan syöpäkuolleisuuteen. Joten paikallisen ja järjestelmätason hypoksian välillä on selvä ristiriita. Ensimmäinen on huono, ja toinen voi olla hyvä. Mitä on tekeillä? Tässä Jain-laboratorion tutkimuksessa tutkijat kasvattivat Panc02-soluja (haimasyövän solulinja) hiirillä. Hiiret jaettiin ryhmiin; jotkut sijoitettiin normaaliin happipitoisuuteen (21 %) tai hypoksisiin häkeihin (11 % tai 8 % happea). Hypoksikammioiden hiirillä oli "merkittävä kasvaimen kasvun väheneminen." Sama havainto havaittiin E0771-soluissa, jotka ovat eräänlaisia hiirien rintasyöpäsolulinjaa. Muut syöpäsolutyypit, kuten SH4 (melanooma) ja Caki1 (munuaissolusyöpä), kasvaivat kummallisesti enemmän hypoksisissa olosuhteissa. Syöpäsoluissa, joissa hypoksia hidasti kasvua, se ei johtunut odotetuista mekanismeista. Aiemmat tutkimukset olivat osoittaneet, että systeeminen hypoksia esimerkiksi alentaa verensokeria, mikä saattaa estää kasvaimia saamasta ruokaa. Siitä huolimatta tutkijat havaitsivat, että "useimmat syöpäsolut kompensoivat lisäämällä glukoosin ottoaan." Ja kun Jainin ryhmä antoi hypoksiaisille hiirille sokerilla täytettyä vettä, niiden verensokeritasot nousivat, mutta kasvaimet eivät alkaneet kasvaa nopeammin. Toisin sanoen systeeminen hypoksia hidastaa kasvaimen kasvua *huolimatta* verensokerista. Mekanismi on sen sijaan puriininukleotidisynteesi. "Lähes kaikki mitatut dinukleotidit ja trinukleotidit heikentyivät hypoksisissa kasvaimissa", kirjoittajat kirjoittavat, mukaan lukien adeniini, adenosiini ja AMP. Syöpäsolut lopettavat puriinien synteesin, mikä tarkoittaa, etteivät ne pysty kopioimaan ja kopioimaan genomiaan. Mekanismi näyttää välittyvän Myc:n kautta, joka on transkriptiotekijä, joka säätelee monia puriinisynteesigeenejä. Tämän työn mielenkiintoisin osa on kuitenkin se, että kaikki tämä voidaan "simuloida" pienellä molekyylillä. Viime vuonna Jainin ryhmä raportoi HypoxyStatista, molekyylistä, joka jäljittelee vähähappisen ilman hengittämisen vaikutuksia lisäämällä hemoglobiinin happea. Se tekee käytännössä epätodennäköisemmäksi, että happiatomit siirtyvät kudoksiin, simuloiden näin hypoksiaa, vaikka hiiret (tai oletettavasti ihmiset) hengittäisivät normaalia ilmaa. Kun Panc02-syöpäsoluja kasvatettiin HypoxyStatilla hoidetuissa hiirissä, hiirillä oli hitaampi "kasvaimen kasvu suhteessa ajoneuvoon hallinta ja vastaavassa määrin kuin hengitettyä hypoksiaa." Katso alla oleva kaavio. Selvästi tarvitaan lisää tutkimusta selvittääkseen, miksi jotkut syöpäsolut reagoivat systeemiseen hypoksiaan ja toiset eivät, mutta tämä on yksi niistä artikkeleista, jotka avaavat valtavan tutkimusalan; Niin paljon perustiedettä on vielä tehtävänä. Suosittelen lukemaan tämän.