جوائز البيولوجيا العصبية لاضطرابات الدماغ لعام 2024

اختار صندوق McKnight Endowment Fund لعلم الأعصاب أربعة مشاريع لتلقي جوائز البيولوجيا العصبية لاضطرابات الدماغ لعام 2024. سيبلغ إجمالي الجوائز $1.2 مليون للبحث في بيولوجيا أمراض الدماغ، حيث يحصل كل مشروع على $100000 سنويًا في كل سنة من السنوات الثلاث القادمة ليصبح المجموع $300000 ممول لكل مشروع.

تدعم جوائز البيولوجيا العصبية لاضطرابات الدماغ (NBD) الأبحاث المبتكرة التي أجراها علماء أمريكيون يدرسون الأمراض العصبية والنفسية. تشجع الجوائز التعاون بين علم الأعصاب الأساسي والسريري لترجمة الاكتشافات المختبرية حول الدماغ والجهاز العصبي إلى تشخيصات وعلاجات لتحسين صحة الإنسان.

مجال إضافي للاهتمام هو مساهمة البيئة في اضطرابات الدماغ. يعد الإجهاد البيئي في الحياة المبكرة عاملاً قوياً في التخلص من الاضطرابات العصبية والنفسية اللاحقة. تشير الدراسات إلى أن المجتمعات الملونة معرضة بشكل أكبر لهذه الضغوطات، والتي تتراوح بين البيئية (مثل المناخ والتغذية والتعرض للمواد الكيميائية والتلوث) إلى الاجتماعية (مثل الأسرة والتعليم والإسكان والفقر). من منظور سريري، يعد فهم كيفية مساهمة العوامل البيئية في الإصابة بأمراض الدماغ أمرًا ضروريًا لتطوير علاجات فعالة.

قال مينغ جو، دكتوراه في الطب، حاصل على درجة الدكتوراه: "من توسيع فهمنا لكيفية تطور أمراض الدماغ إلى استكشاف علاجات جديدة لاضطرابات الدماغ، فإن الباحثين الذين تم اختيارهم لجائزة هذا العام يفتحون آفاقًا مهمة في الأبحاث العصبية حول الأمراض العصبية". من لجنة الجوائز، ورئيس لوري وستيفن سي. جوردون لعلوم الأعصاب، وأستاذ علم الأعصاب وعلم الصيدلة في كلية ديفيد جيفن للطب بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس. "إنهم يدرسون أسس الحالات المدمرة والمغيرة للحياة، بما في ذلك أورام المخ الخبيثة، ومرض باركنسون ومرض الزهايمر، ويقدمون أفكارًا يمكن أن تؤدي إلى رؤى جديدة حول كيفية عمل الدماغ وربما تحديد علاجات للاضطرابات العصبية غير القابلة للشفاء حاليًا في المستقبل. ".

الجوائز مستوحاة من اهتمامات William L. McKnight، الذي أسس مؤسسة McKnight في عام 1953 وأراد دعم الأبحاث حول أمراض الدماغ. أنشأت ابنته، فيرجينيا ماكنايت بينغر، ومجلس إدارة مؤسسة ماكنايت برنامج ماكنايت لعلم الأعصاب تكريمًا له في عام 1977.

يتم منح جوائز متعددة كل عام. الجوائز الأربع لهذا العام هي:

ومع تلقي 134 خطاب نوايا هذا العام، تعتبر الجوائز تنافسية للغاية. تقوم لجنة من العلماء المتميزين بمراجعة الرسائل وتدعو عددًا قليلاً من الباحثين لتقديم مقترحات كاملة. بالإضافة إلى الدكتور جو، تضم اللجنة سوزان الأحمري، دكتوراه في الطب، حاصلة على دكتوراه من كلية الطب بجامعة بيتسبرغ؛ غلوريا تشوي، دكتوراه، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا؛ أندريه فينتون، دكتوراه، جامعة نيويورك؛ جوزيف جي جليسون، دكتوراه في الطب، جامعة كاليفورنيا سان دييغو؛ توم لويد، دكتوراه في الطب، دكتوراه، كلية بايلور للطب؛ ومايكل شادلين، دكتور في الطب، دكتوراه، جامعة كولومبيا.

سيتم فتح باب التقديم لخطابات النوايا لجوائز 2025 في 30 يوليو 2024.

حول صندوق McKnight Endowment للعلوم العصبية

صندوق McKnight Endowment for Neuroscience هو منظمة مستقلة تمولها فقط مؤسسة McKnight في مينيابوليس ، مينيسوتا ، ويرأسها مجلس من علماء الأعصاب البارزين من جميع أنحاء البلاد. دعمت مؤسسة McKnight أبحاث علم الأعصاب منذ عام 1977. أنشأت المؤسسة صندوق الوقف في عام 1986 لتنفيذ واحدة من نوايا مؤسس وليام L. McKnight (1887-1978) ، واحدة من القادة الأوائل لشركة 3M.

بالإضافة إلى جوائز البيولوجيا العصبية لاضطرابات الدماغ، يوفر صندوق الوقف أيضًا تمويلًا سنويًا للجوائز من خلال جوائز McKnight Scholar، لدعم علماء الأعصاب في المراحل الأولى من حياتهم المهنية البحثية.

جوائز البيولوجيا العصبية من اضطرابات الدماغ

ابارنا بهادوري، دكتوراه، أستاذ مساعد في الكيمياء الحيوية، وباحث رئيسي مشارك كونال باتل، دكتور في الطب- جراحة المخ والأعصاب، جامعة كاليفورنيا – لوس أنجلوس

توصيف السياق: دور البيئة المكروية في تشكيل الورم الأرومي الدبقي البشري:

لم يتغير تشخيص الأشخاص المصابين بالورم الأرومي الدبقي، وهو شكل من أشكال سرطان الدماغ الأولي، إلا قليلاً منذ عقود. كان أحد التحديات هو أن الآلية التي يتطور بها الورم الأرومي الدبقي وينتشر غير مفهومة جيدًا. لا يمكن لنماذج الفئران أن تخبر الباحثين سوى الكثير، ولا تظهر دراسات الأورام التي تمت إزالتها من الدماغ كيفية نموها.

يدرس مختبر الدكتور بهادوري كيفية تطور الدماغ وكيفية إعادة تنشيط أنواع معينة من الخلايا في حالة سرطان الدماغ، ومحاكاة مراحل نمو الدماغ ولكن يتم احتواؤها بواسطة الورم. بالشراكة مع الدكتور باتيل، جراح الأعصاب المتخصص في جراحات الورم الأرومي الدبقي، سيستخدم مختبر بهادوري أساليب جديدة لإنشاء أنظمة تستخدم الأعضاء العضوية المطورة من خطوط الخلايا الجذعية التي تحاكي بشكل وثيق بيئة الدماغ البشري ثم تزرع وتنمو وتدرس عينات الورم التي يجمعها باتيل من المرضى الذين خضعوا للجراحة. . طور باتيل طرقًا لتصور الأورام، مما يسمح له بإزالة بعض الخلايا المحيطية التي تتفاعل مع مادة الدماغ المحيطة، والتي تحظى بأهمية خاصة في البحث.

سوف يستكشف فريق بهادوري العلاقات النسبية لأنواع خلايا الورم الأرومي الدبقي - كيف تتغير مع نمو الورم، وفي أدوار الخلايا المختلفة، سواء في قلب الورم أو محيطه أو أي جزء من الورم - وسينظر أيضًا في كيفية تفاعل خلايا الورم مع الخلايا الطبيعية المحيطة. إن فهم هذا الارتباط بين التطور والورم الأرومي الدبقي، وكيفية تفاعل الورم مع بيئته، قد يكشف عن طرق لتعطيله.

آرين جيتيس، دكتوراه، أستاذ بقسم العلوم البيولوجية، جامعة كارنيجي ميلون، بيتسبرغ، بنسلفانيا

دراسة الدوائر والآليات التي تدعم استعادة الحركة على المدى الطويل في الفئران المستنفدة للدوبامين

إن فهم كيفية تحكم الدوائر العصبية في الحركة لدى البشر، وكيفية إعادة تدريب تلك الدوائر بعد الإصابة أو الضرر، هو محور التركيز الأساسي لمختبر الدكتور جيتيس. يستكشف بحثها الجديد طرقًا للاستفادة من مرونة الدماغ للمساعدة في تحسين تأثيرات استنفاد الدوبامين - وهو سمة رئيسية لمرض باركنسون - وتحسين وظيفة الحركة لفترات أطول من الوقت باستخدام النبضات الكهربائية.

التحفيز العميق للدماغ، حيث تقوم الأسلاك المزروعة في الدماغ بتوصيل شحنة كهربائية ثابتة وغير محددة، تمت الموافقة عليه واستخدامه للمساعدة في تخفيف أعراض مرض باركنسون لبعض الوقت. ومع ذلك، فهو يعالج فقط الأعراض التي تظهر مرة أخرى فور إيقاف الشحن. يهدف مختبر جيتيس إلى العثور بالضبط على المسارات العصبية المطلوبة للتعافي الحركي، وكيف يمكن "ضبط" النبضات الكهربائية للتأثير على هذه المجموعات السكانية الفرعية فقط، وكيف يمكن تحفيز هذه المجموعات السكانية الفرعية لإصلاح نفسها بشكل أساسي، مما يوفر راحة أطول أمدًا من الأعراض، حتى دون التحفيز المستمر.

يُظهر العمل الأولي واعدًا: من خلال العمل مع نموذج فأر مستنفد الدوبامين، حددت جيتيس وفريقها مجموعات فرعية محددة من الخلايا العصبية في جذع الدماغ اللازمة لتخفيف الأعراض. ومن المثير أنه عند تحفيزها بنبضة من الكهرباء المضبوطة بعناية (بدلاً من التدفق المستمر)، يتغير نشاط الخلايا بطريقة تؤدي إلى ساعات من تحسين الحركة دون أي تحفيز إضافي. يهدف بحثها إلى تحديد ما إذا كان من الممكن جعل هذه التغييرات في النشاط أكثر استدامة لبدء الشفاء وإعادة توصيل الدوائر العصبية.

ثانه هوانج، دكتوراه، أستاذ مساعد، قسم طب العيون، قسم الخلية وبيولوجيا النمو، معهد ميشيغان لعلم الأعصاب، جامعة ميشيغان، آن أربور، ميشيغان

إعادة برمجة الخلايا النجمية في الجسم الحي إلى خلايا عصبية لعلاج مرض باركنسون

تعتبر الخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي (CNS) ضرورية لتنسيق وظائف الجسم، ومع ذلك فهي معرضة بشدة للإصابات. عند تلفها، يمكن أن تكون التأثيرات غير قابلة للإصلاح لأن الخلايا العصبية لا تقوم بإصلاح أو استبدال نفسها بشكل طبيعي. في مرض باركنسون، تفقد الخلايا العصبية الدوبامينية وظيفتها، مما يؤدي إلى استنفاد الدوبامين في الدماغ. تركز العلاجات الحالية على تخفيف الأعراض مثل تحسين التحكم الحركي. يتخذ الدكتور هوانغ نهجًا مختلفًا في بحثه: إيجاد طرق لإعادة برمجة الخلايا الدبقية الداخلية في الدماغ إلى خلايا عصبية جديدة، واستعادة وظيفة الدماغ.

لقد أثبت مختبر هوانج هذا المفهوم باستخدام الخلايا العصبية في شبكية العين. باستخدام نموذج الفأر، حدد هوانج الجينات الموجودة في الخلايا الدبقية في شبكية العين والتي تعمل كمثبطات، وتمنع الخلايا من التحول إلى خلايا عصبية. أدى فقدان وظيفة تلك الجينات الأربعة في وقت واحد إلى تحول شبه كامل لتلك الخلايا الدبقية إلى خلايا عصبية في شبكية العين. ويهدف بحثه إلى تحديد ما إذا كان من الممكن تطبيق نفس المبدأ على الخلايا النجمية، وهي النوع الأكثر وفرة من الخلايا الدبقية في الجهاز العصبي المركزي، والتي تشبه إلى حد كبير الخلايا الدبقية الشبكية من الأبحاث السابقة التي أجراها مختبره.

ويهدف هوانج في بحثه الجديد إلى الوصول إلى تطبيق علاجي. إنه يعمل على إتقان عملية في الجسم الحي لتثبيط المكثفات في الخلايا النجمية عبر ناقل الفيروس المرتبط بالدينو (AAV). سيحدد بحثه أولاً أنواع الخلايا العصبية التي تنتج عن هذه العملية - يبدو أن العديد من الأنواع تنتج - ثم يسعى لتحديد العوامل المطلوبة لتعزيز تطور ونضج الخلايا العصبية الدوبامينية على وجه التحديد. يعد هذا العمل بتقدم علم إعادة برمجة الخلايا، مع ما يترتب على ذلك من آثار على العديد من الاضطرابات العصبية بالإضافة إلى مرض باركنسون.

جيسون شيبرد، دكتوراه، أستاذ، كلية سبنسر فوكس إكليس للطب، جامعة يوتا، سولت ليك سيتي، يوتا

انتقال الفيروس بين الخلايا مثل تاو في مرض الزهايمر

لقد أدت سنوات من البحث إلى توسيع نطاق فهمنا لمرض الزهايمر، الذي يتميز بالتدهور المعرفي، بشكل كبير، ولكن لا يزال هناك الكثير لنتعلمه عن أسبابه وكيفية انتشار المرض في الدماغ. يركز الدكتور شيبرد ومختبره على دور تاو، وهو بروتين موجود في خلايا الدماغ والذي يمكن أن يصبح غير مطوي ومتشابك مع تقدم العمر. هناك علاقة قوية بين كمية تاو الخاطئة والتدهور المعرفي في مرض الزهايمر. لحماية الخلايا، يجب طرد تاو غير المطوي قبل أن يصل إلى مستويات سامة ويسبب موت الخلايا. ومع ذلك، يمكن لبروتين تاو غير المطوي المنطلق من الخلايا أن ينشر أمراض تاو إلى خلايا أخرى وعبر الدماغ.

إن كيفية إطلاق تاو من الخلايا غير واضحة على وجه التحديد، ولكن قد يحدث هذا على شكل بروتين "عارٍ" أو معبأ في حويصلات خارج الخلية مغلفة بغشاء (EVs). يستكشف فريق شيبرد هذا الاحتمال الثاني بعد اكتشاف جديد للمختبر: أن الجين العصبي Arc، وهو جين عصبي حاسم في اللدونة التشابكية وتعزيز الذاكرة، ربما يكون قد تطور من عنصر قديم يشبه الفيروس القهقري واحتفظ بالقدرة على تكوين EVs عن طريق صنع فيروسات. مثل الكبسولات التي تقوم بتغليف المواد وإرسالها إلى الخلايا المجاورة. يربط القوس Tau، لذا قد تنشر مركبات Arc EV أيضًا تاو غير المطوي، مما يساهم في تطور مرض الزهايمر.

في بحثه الجديد، يهدف شيبرد وفريقه إلى فهم الآليات الجزيئية لإطلاق تاو في المركبات الكهربائية، ودور القوس في أمراض تاو، وكيف تساهم الآليات المعتمدة على القوس في انتشار تاو. قد يؤدي فهم هذه الآليات في النهاية إلى علاجات تقلل من انتشار تاو الخاطئ، مما يغير مسار مرض الزهايمر.