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With experiments, comes waste: Scientific waste and where it ends up

Written by: Lirong Shi and Manaswini Sarangi

Editor: Sarah Kearns and Alyse Krausz

Introduction

As a scientist working around scientists, we may not realize how much scientific waste we and our colleagues produce every day, just like everyone else who may not pay attention to how much household waste we produce in our kitchen. We are so used to the waste in the lab, and compared to the large garbage bin outside, we might think the small plastic bucket in the lab should be negligible. But that is not true. Accounting for only 0.1% of the population, scientists create approximately 5.5 million tons of plastic waste annually in life science alone, which accounts for approximately 2% of the plastic waste produced worldwide [1]. The large amount of plastic waste wandering around the oceans can disrupt carbon balance, poison fish, and end up on humans’ tables. Through experiments, scientists are attempting to improve everyone’s life while also literally contributing to the detriment of the world.

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Virus-Like Particle Derived Vaccines: Safe, Dependable, and Still Exciting

Written by: Beth Rousseau

Editors: Madeline Barron, Will Dana, and Austin Shannon

New and flashy vaccines tend to get all the press, whereas less attention is paid to safe, effective, and well-established vaccine technology, such as vaccines derived from virus-like particles (VLPs). VLP-based vaccines have been on the commercial market for years and include those used to prevent diseases like hepatitis B and cervical cancer. The success of these vaccines is rooted in the science underlying their development and activity in the body. With many new VLP vaccines currently in clinical trials around the world, it is evident that, even amidst the wave of new vaccine technologies, VLPs are here to stay.

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Birds of a Feather Magnetize Together: How Birds Use the Earth’s Magnetic Field to Find Their Way Home

Written by: Bethany Beekly

Editors: Christina Del Greco, Henry Ertl, Jennifer Baker, and Madeline Barron

I recently traveled to Seattle for the wedding of a high school friend. As I prepared for my first flight since the pandemic began—dreading the long lines, the awkward shoeless dance through security, and the inevitable 4.5 hour battle with the child kicking me in the back—my thoughts drifted to the remarkable flights made by hundreds of species of migratory birds and the relative ease with which they make them.

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Biomanufacturing: the unexpected connection between a soccer superstar and COVID-19 vaccines

Written by: Franco Tavella

Editors: Jennifer Baker, Kristen Loesel, Christian Greenhill, and Madeline Barron

As an Argentinian, I’ve shared a wish with my country for 16 years: to see our nation’s soccer team win a major tournament with Lionel Messi as team captain. Even Argentinians uninterested in soccer felt the frustration of having one of the world’s best players on the national team, yet never winning a tournament. Finally, this summer we watched with joy as Messi received the trophy after defeating our greatest soccer rival, Brazil, in the 2021 Copa América finals. A large crowd celebrated in the iconic Obelisco, and despite being abroad in the U.S., I felt closer to home. However, this moment of national pride and celebration may have never happened without biomanufacturing. 

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Depression: Physiology to Psychology is Rarely Simple

Written by: Kane York

Editors: Sophie Hill, Austin Shannon, and Peijin Han


I’m running low on serotonin

Chemical imbalance got me twisting things

Stabilize with medicine

There’s no depth to these feelings

-“Serotonin”, girl in red


Depression. In the time of a global pandemic, a burning ocean, an increasing wealth gap, and other catastrophes too numerous to mention, what could be more topical? Depression is one of the most common illnesses in the world, affecting more than 322 million people. Despite its prevalence, depression is still not perfectly understood. The common view is that depression is caused by an imbalance of chemicals in the brain, but the current research tells us that the condition is far more complex.

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Find Your Purpose in Carbon Removal

Written by: Kianna Marquez

Editors: Jennifer Baker, Sophie Hill, Rebecca Dzombak, Alyse Krausz, and Madeline Barron

As a young person, the level of action necessary to overcome the climate crisis feels insurmountable. The overwhelming challenge of mitigating the effects of accumulating greenhouse gases on atmospheric warming often paralyzes me—I have even doubted pursuing a career path in sustainability because I am unsure if our world is beyond the point of saving from environmental destruction and irreversible climate change. However, this past year, I turned this challenging prospect into an opportunity for hope. I found my purpose in contributing to climate action and to the outcome of our climate future, and in inspiring others to do the same. 

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El porqué debemos preocuparnos por los efectos a largo plazo de COVID-19

Escrito por: Gabrielle Huizinga

Editores: William Dean, Rebecca Dzombak y Noah Steinfeld

Traducción: Cristina Maria Rios, editado por: Irene Vargas-Salazar

Palabras clave: COVID-19, SARS-CoV-2, infección 

SARS-CoV-2, el virus que causa COVID-19, apareció por primera vez en Wuhan, China en diciembre del 2019 y se esparció rápidamente hacia los Estados Unidos a principios de enero del 2020. Hasta el día de este escrito, se han reportado más de 39 millones de casos globales con una tasa de mortalidad de 2.8%. A pesar de que los hospitales y oficiales de salud pública se mantienen preocupados principalmente por los efectos a corto plazo del virus, tales como la tasa de hospitalizaciones, la escasez de materiales y la propagación del virus, muchos virus también causan dolencias a largo plazo. Se ha reportado que personas que se han recuperado de COVID-19 sufren de miocarditis constante o de inflamación de músculos cardíacos. Esto puede resultar en fallos en la función cardíaca causando un aumento en la tensión o sobrecarga del cuerpo. Pacientes infectados en el 2003 durante el brote de SARS, un virus similar a SARS-CoV-2, sufrieron de padecimientos crónicos como, por ejemplo, síndrome de fatiga crónica, función pulmonar anormal y disminución en la capacidad de ejercitarse. Nuestra habilidad de entender los efectos a largo plazo de un virus recién surgido como SARS-CoV-2 está limitada por el corto tiempo que lleva presente. Sin embargo, los síntomas a largo plazo de virus similares que han recibido mayor estudio pueden ser informativos cuando pensamos en la necesidad de tomar acción inmediata para limitar la propagación de la enfermedad a través del aumento en sanitación, uso de mascarillas y minimizando el contacto físico con otros.

A diferencia de las células humanas, los virus no pueden replicarse por sí solos. Por tanto, deben infectar y secuestrar la maquinaria de replicación dentro de la célula humana que le sirve de huésped (Imagen 1). Los virus cargan proteínas en la superficie de su envoltura que se adhieren a receptores en la célula huésped. La proteína de pico en la envoltura viral de SARS-CoV-2 se enlaza a una proteína en la superficie de la célula que se encuentra en muchas áreas del cuerpo, incluyendo los pulmones, la grasa, los intestinos, los riñones y el cerebro. Una vez que el virus entra a la célula huésped, este pierde su envoltura de lípidos o cápside y comienza a reproducirse. A lo largo del tiempo, el virus crea muchas copias de sí mismo. Al igual que algunos otros virus, una vez que la célula huésped está llena de partículas virales, SARS-CoV-2 mata las células, provocando que exploten y resultando en los daños asociados a los efectos agudos o inmediatos de la enfermedad. Para SARS-CoV-2, el daño celular lleva a una amplia variedad de síntomas, incluyendo fiebre, tos, falta de aliento y síntomas gastrointestinales. El estalle de las células causa que las partículas virales se liberen hacia el interior del cuerpo e infecten a otras células hasta que el sistema inmune comience a atacar y a matar a las células infectadas. Aun cuando el virus es removido del cuerpo, pueden ocurrir efectos a largo plazo debido a daños permanentes en los tejidos. Para SARS-CoV-2, algunos pacientes ya han sufrido daños severos a sus órganos, tales como el síndrome de dificultad respiratoria aguda, coágulos de sangre y daño agudo a los riñones. Estos daños pueden ser fatales no sólo a corto plazo, pero incluso años luego si los órganos no se recuperan y quedan permanentemente atrofiados. Será de suma importancia mantener contacto regular con pacientes de COVID-19 para examinar la función de sus órganos y determinar si sufren de patologías a largo plazo en ciertos órganos.

Además de mantener contacto regular con los pacientes, podemos utilizar lecciones ya aprendidas sobre otros virus que han sido mejor estudiados para guiarnos en cómo pensar sobre los tipos de efectos que SARS-CoV-2 también podrá tener a largo plazo. El virus de inmunodeficiencia humana (VIH), es el virus que causa el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA). A diferencia de SARS-CoV-2, el VIH es un retrovirus que infecta a las células T CD4+. Estas células son parte del sistema inmune y son importantes para reconocer los virus y bacterias presentes en el cuerpo. A lo largo del transcurso de la infección del VIH, las células T del cuerpo son destruidas, lo que lleva a un alto riesgo de infecciones y cáncer. SARS-CoV-2 destruye las células del pulmón lo que también podría llevar a un aumento en el riesgo de infecciones severas en el pulmón más adelante. Sólo el tiempo dirá cómo la destrucción de estas células afectará la función pulmonar a lo largo de la vida del paciente.

El virus de la varicela zóster es el agente causante de la varicela. Aunque muchas personas sólo piensan en la varicela como un sarpullido que produce picor y es fácilmente prevenido por vacunas, este virus es altamente contagioso y puede permanecer en el cuerpo por muchos años luego de la infección. En la mayoría de los casos, los síntomas de la varicela se disipan en alrededor de 21 días. Sin embargo, el virus puede vivir dentro de las células nerviosas por muchos años. A lo largo del envejecimiento, nuestro sistema inmune se va debilitando y esto permite que el virus resurja de su estado latente y cause culebrillas, un sarpullido muy doloroso. Sabemos que SARS-CoV-2 está presente en la excreta de niños aún hasta 21 días luego de que la prueba nasal no mostrara evidencia de la presencia del virus. Sin embargo, no sabemos si el virus se mantiene escondido en otras células del cuerpo. Es posible que el virus se reactive durante el envejecimiento y pueda causar daños fuera de los pulmones donde inicialmente infectó. 

El virus del papiloma humano (VPH) es un virus que causa llagas en la piel o en las membranas mucosas. Existen más de 200 tipos diferentes de VPH y aunque la mayoría son benignos o sólo causan llagas, algunos tipos pueden llegar a causar cáncer (p. ej., cáncer cervical). A pesar de que el sistema inmune típicamente puede deshacerse del virus en unos cuantos días o semanas tras la infección, algunos tipos, especialmente los que causan cáncer, pueden persistir durante décadas. Las cepas persistentes de VPH pueden interferir con los mecanismos naturales de anticáncer en el cuerpo. Actualmente, se está estudiando si SARS-CoV-2 puede actuar de una manera similar a esta.

A pesar de que virus diferentes operan de maneras diferentes dentro del cuerpo humano, podemos aprender lecciones importantes sobre otros virus cuando pensamos en cómo combatir SARS-CoV-2. Es preocupante que los virus puedan tener efectos a largo plazo ya sea a través de daños al sistema inmune, a través de su permanencia en el cuerpo debido a la latencia viral y causando cáncer. Sin embargo, mediante el uso de mascarillas y limitando reuniones sociales podemos poner un alto a la propagación del virus y minimizar tanto los padecimientos a corto como a largo plazo. Muchas personas jóvenes podrán ver la baja tasa de mortalidad en su rango de edad como una señal de regresar a vivir una vida normal. Sin embargo, con la preocupación de que cualquier enfermedad puede ser una bomba de tiempo para problemas de salud más adelante, es sumamente importante que los jóvenes tomen precauciones serias. Sólo el tiempo nos dirá cuál es el grado de los efectos en la salud pública que esta pandemia nos ha traído. 

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Imagen de Khan Academy


(Gabby) Huizinga completó sus grados subgraduados en microbiología y genómica molecular y genética en Michigan State University. Gabby es miembro de la clase del 2019 de PIBS y se unió al programa graduado de inmunología en abril del 2020. Actualmente, es una estudiante de segundo año en el programa graduado de inmunología y trabaja con la Dra. Durga Singer y la Dra. Beth Moore para obtener su PhD. También está completando un certificado en diversidad, equidad e inclusión. Su proyecto de tesis trata de entender cómo la obesidad afecta a los macrófagos y su respuesta a infecciones bacterianas. También está interesada en como las diferencias de sexo, especialmente durante la obesidad, afectan la respuesta del sistema inmune a las infecciones.

Nanoparticles may be tiny, but they are the next big thing for fighting antibiotic-resistant bacteria

Written by: Madeline Barron

Editors: Christian Greenhill, Kristen Loesel, and Peijin Han

We are currently at war with antibiotic-resistant bacteria—and it’s not looking good. In 2019, the Center for Disease Control and Prevention (CDC) estimated that 2.8 million antibiotic-resistant infections occur in the United States each year, resulting in 35,000 deaths and billions of dollars in healthcare costs. This is over 28% higher than the approximated number of infections and deaths in 2013. Yet, despite the rise in antibiotic-resistant infections, antibiotics remain our primary weapon for combatting bacterial pathogens; if they stop working, infections that were once easily controlled could become untreatable. Thus, there is a critical need to look beyond our arsenal of antibiotics for new methods to treat bacterial infections.

Enter: Nanoparticles.

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A step towards gender inclusivity in research

Written by: Michele Marenus

Editors: Christina Del Greco, Madeline Barron, and Emily Glass

The lack of guidance on how to be a gender inclusive researcher is frustrating and exclusionary. I’m not a gender researcher—but I do study gender. Meaning, my primary research aims are not to examine gender or gender identities, but it is an important construct in my work. I study the intersection of physical activity and mental health, which has been on the forefront of research for some time now, especially during the ever-challenging coronavirus pandemic. Depression symptoms have increased three-fold since the start of the pandemic and there has been a worldwide decrease in physical activity levels. The relationship between physical activity and mental health has been found to differ by gender but is typically only examined on a gender binary. The American Psychological Association (APA) specifically encourages researchers to protect the dignity of all persons by removing biased language and avoiding misrepresentation of participants, yet most studies still refer to gender in a binary manner. This practice contradicts the empirical evidence that undermines the gender binary and finds that gender exists on a spectrum, and ignoring this evidence therefore violates the ethical principles that guide researchers.

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Bacterial outer membrane vesicles: Little membrane blebs with big vaccine potential

Author: Madeline Barron

Editors: Genesis Rodriguez, Alyse Krausz, and Emily Glass

Bacteria are bubbly organisms—literally. As they go about the business of living, many bacteria pinch off little blebs of their outer membrane to form outer membrane vesicles, or OMVs. OMVs are tiny orbs (about 4,000 times smaller than the width of a human hair) that pack a big functional punch. They contain proteins that scavenge nutrients for bacteria to eat, serve as “decoys” that bind up antibiotics and protect bacteria from certain death, and deliver compounds to host cells that cause disease and trigger an immune response. To this end, scientists have sought to exploit the immune-stimulating power of OMVs to generate vaccines that help protect people from bacterial infections. Thus, OMVs may be small, but they could be a mighty weapon to help us keep bacterial pathogens at bay.

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Epigenetics: An Unconventional Take on Cancer

Written By: Christine Lu

Edited By: Christina Del Greco, Peijin Han, and Emily Glass

When you think about cancer, what pops into mind? Likely pain, disease, death, or even a family member who has been affected by cancer. In terms of the cause of cancer, we most likely think of genetic mutations. Very few of us will think about epigenetics. Yet, this does not diminish the fact that epigenetics takes on an equally important role in cancer progression. To understand the role of epigenetics in cancer, we must first appreciate what epigenetics is.

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