13 de diciembre de 2021
El McKnight Endowment Fund for Neuroscience ha seleccionado cuatro proyectos para recibir los Premios de Neurobiología de los Trastornos Cerebrales 2022. Los premios ascenderán a $1,2 millones durante tres años para la investigación sobre la biología de las enfermedades cerebrales, y cada proyecto recibirá $300.000 entre 2022 y 2025.
Los premios Neurobiology of Brain Disorders (NBD) apoyan investigaciones innovadoras realizadas por científicos estadounidenses que estudian enfermedades neurológicas y psiquiátricas. Los premios fomentan la colaboración entre la neurociencia básica y clínica para traducir los descubrimientos de laboratorio sobre el cerebro y el sistema nervioso en diagnósticos y terapias para mejorar la salud humana.
"Es emocionante tener la oportunidad de seleccionar a algunos de los neurocientíficos líderes del país y apoyar su investigación pionera", dijo Ming Guo, MD, Ph.D., presidente del comité de premios de Neurobiología de los trastornos cerebrales y profesor de Neurología. y Farmacología de la Facultad de Medicina David Geffen de UCLA y Director del Centro de Envejecimiento de UCLA. “Los galardonados de este año están realizando investigaciones sobre enfermedades y afecciones que afectan a millones de pacientes. Su trabajo se centra en los problemas respiratorios y el circuito cerebral, la adicción a las drogas, las interacciones intestino-cerebro que subyacen a la anorexia y el comportamiento alimentario hedónico y la obesidad. Al comprender la neurobiología de las enfermedades, abrimos la puerta a nuevas formas de prevenir y tratar estos trastornos cerebrales”.
Los premios están inspirados en los intereses de William L. McKnight, quien fundó la Fundación McKnight en 1953 y quería apoyar la investigación sobre enfermedades cerebrales. Su hija, Virginia McKnight Binger, y la junta directiva de la Fundación McKnight establecieron el programa de neurociencia McKnight en su honor en 1977.
Cada año se otorgan múltiples premios. Los cuatro premiados de este año son:
- Lisa Beutler, MD, Ph.D., Profesor Asistente de Medicina en Endocrinología, Facultad de Medicina Feinberg, Universidad Northwestern, Chicago, IL
Diseccionando la dinámica intestino-cerebro subyacente a la anorexia: el Dr. Beutler busca documentar los circuitos neuronales intestino-cerebro afectados en la anorexia mediada por inflamación, identificar qué causa la interrupción de esos circuitos y descubrir sustratos neuronales que pueden ayudar a superar la afección. - Jeremy Day, Ph.D., Profesor asociado, Departamento de Neurobiología, Facultad de Medicina Heersink, Universidad de Alabama – Birmingham; y Ian Maze, Ph.D., Profesor – Departamentos de Neurociencia y Ciencias Farmacológicas, Director – Centro de Ingeniería del Epigenoma Neural, Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai, Nueva York
Aprovechando la epigenómica unicelular para la manipulación dirigida de conjuntos activados por fármacos: Dres. Day y Maze están investigando los fundamentos epigenéticos de la adicción, identificando conjuntos neuronales que han sido secuestrados por la exposición a las drogas, predisponiendo así a las personas a la recaída. - Stephan Lammel, Ph.D., Profesor Asociado de Neurobiología, Universidad de California – Berkeley
Regulación mediada por neurotensina de la conducta alimentaria hedónica y la obesidad: El trabajo del Dr. Lammel se centra en los procesos neuronales y las regiones cerebrales implicadas en el comportamiento alimentario excesivo en presencia de alimentos ricos en calorías y su regulación. - Lindsay Schwarz, Ph.D., Profesor asistente de Neurobiología del Desarrollo, St. Jude Children's Research Hospital, Memphis, TN
Identificar los circuitos cerebrales que conectan la respiración y el estado cognitivo: El Dr. Schwarz tiene como objetivo identificar qué neuronas relacionadas con la respiración se activan selectivamente mediante señales fisiológicas y cognitivas y mapear las regiones del cerebro con las que se conectan.
Con 106 cartas de intención recibidas este año, los premios son muy competitivos. Un comité de científicos distinguidos revisa las cartas e invita a unos pocos investigadores seleccionados a presentar propuestas completas. Además del Dr. Guo, el comité incluye a Sue Ackerman, Ph.D., Universidad de California, San Diego; Susanne Ahmari, MD, Ph.D., Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh; Robert Edwards, MD, Universidad de California, San Francisco; Andre´ Fenton, Ph.D., Universidad de Nueva York; Tom Lloyd, MD, Ph.D., Facultad de Medicina Johns Hopkins; y Harry Orr, Ph.D., Universidad de Minnesota.
Actualización de premios 2023: El calendario de presentación y selección de los Premios de Neurobiología de los Trastornos Cerebrales está cambiando. La fecha límite para las Cartas de Intención para los premios 2023 se anunciará a mediados de 2022.
Acerca del Fondo de Dotación McKnight para Neurociencias
El McKnight Endowment Fund for Neuroscience es una organización independiente financiada exclusivamente por la Fundación McKnight de Minneapolis, Minnesota y dirigida por una junta de neurocientíficos destacados de todo el país. La Fundación McKnight ha apoyado la investigación en neurociencia desde 1977. La Fundación estableció el Fondo de Dotación en 1986 para llevar a cabo una de las intenciones del fundador William L. McKnight (1887–1978), uno de los primeros líderes de la Compañía 3M.
El Fondo de Dotación otorga tres tipos de subvenciones cada año. Además de los Premios de Neurobiología de los Trastornos Cerebrales, están los Premios McKnight a Innovaciones Tecnológicas en Neurociencia, que proporcionan capital inicial para desarrollar invenciones técnicas para avanzar en la investigación del cerebro; y los premios McKnight Scholar Awards, que apoyan a los neurocientíficos en las primeras etapas de sus carreras investigadoras.
biografías
Lisa Beutler, MD, Ph.D., Profesor Asistente de Medicina en Endocrinología, Facultad de Medicina Feinberg, Universidad Northwestern, Chicago, IL
Diseccionando la dinámica intestino-cerebro subyacente a la anorexia
La alimentación es el núcleo de la supervivencia de un animal, por lo que no sorprende que el intestino y el cerebro estén en comunicación constante para coordinar la ingesta adecuada de alimentos y un peso corporal estable. Sin embargo, en presencia de inflamación, este sistema puede fallar. Una de las características de la anorexia asociada a la inflamación (que no debe confundirse con la anorexia nerviosa) es la disminución del apetito, que puede ser lo suficientemente grave como para causar desnutrición. Las terapias actuales, incluida la nutrición intravenosa y las sondas de alimentación intestinal, pueden reducir la calidad de vida y tener importantes consecuencias colaterales.
El Dr. Beutler pretende utilizar técnicas avanzadas de observación y manipulación neuronal para analizar los mecanismos subyacentes implicados en la anorexia asociada a la inflamación. El equipo de Beutler utilizará imágenes de calcio para revelar los efectos que tienen las citoquinas individuales (señales liberadas durante la inflamación) en grupos específicos de neuronas relacionadas con la alimentación. Su grupo también utilizará herramientas genéticas de vanguardia para intentar anular las señales inapropiadas de "no comer" que resultan de una inflamación grave. Finalmente, estudiará cómo modelos específicos de enfermedades inflamatorias cambian la respuesta neuronal a la ingesta de nutrientes.
La investigación de Beutler será la primera en estudiar estos procesos específicos con este nivel de detalle en un organismo vivo. Al identificar objetivos neurológicos precisos de la liberación de citoquinas y descifrar cómo esto modula el apetito, Beutler espera identificar objetivos terapéuticos para la desnutrición asociada con enfermedades inflamatorias. Además, su laboratorio tiene como objetivo crear una hoja de ruta de señalización inmune intestino-cerebro que puede tener implicaciones importantes no solo para el tratamiento de la anorexia mediada por inflamación, sino en general para futuras investigaciones sobre alimentación y metabolismo.
Jeremy Day, Ph.D., Profesor asociado, Departamento de Neurobiología, Facultad de Medicina Heersink, Universidad de Alabama – Birmingham; y Ian Maze, Ph.D., Profesor – Departamentos de Neurociencia y Ciencias Farmacológicas, Director – Centro de Ingeniería del Epigenoma Neural, Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai, Nueva York
Aprovechamiento de la epigenómica unicelular para la manipulación dirigida de conjuntos activados por fármacos
La drogadicción es un problema grave tanto para los individuos como para la sociedad en su conjunto. Si bien se han realizado importantes investigaciones para comprender y tratar la adicción, 60% de los tratados sufrirán una recaída. De hecho, el deseo de consumir drogas puede aumentar con el tiempo, incubándose en aquellos que han sido adictos incluso sin más exposiciones a las drogas. El Dr. Day y el Dr. Maze tienen como objetivo investigar la adicción a un nuevo nivel: profundizar en los efectos epigenéticos del uso de drogas en células específicas a nivel unicelular y cómo estos pueden predisponer a un sujeto a una recaída.
La investigación preliminar ha demostrado que la exposición a las drogas con el tiempo altera la forma en que se expresan los genes. En esencia, las drogas pueden secuestrar elementos reguladores genéticos conocidos como "potenciadores", que cuando se activan hacen que ciertos genes se expresen en las células cerebrales que motivan al sujeto a buscar estas drogas. Day y Maze han diseñado un proyecto para identificar estos potenciadores de un tipo específico de célula que son activados (o no silenciados) por la cocaína (un estimulante bien conocido e investigado) y luego crear e insertar vectores virales en células que solo se activarán en la presencia de ese potenciador no silenciado. Usando esta estrategia, el vector viral expresará su carga solo en conjuntos de células afectadas por la cocaína y permitirá a los investigadores activar o desactivar de forma optogenética o quimiogenética las células afectadas.
Con esto, Day y Maze perturbarán a los conjuntos para investigar sus efectos sobre el comportamiento de búsqueda de drogas en un modelo de roedor de autoadministración voluntaria de cocaína. Su trabajo se basa en avances recientes en la capacidad de apuntar a células individuales y pequeños grupos de células, en lugar de poblaciones enteras de células o tipos de células como ha sido el foco de investigaciones anteriores. Ahora que es posible centrarse en el papel que desempeñan células específicas, la esperanza es que se puedan desarrollar mejores tratamientos que aborden las raíces genéticas de la adicción y la recaída, y sin los efectos secundarios negativos de la manipulación de poblaciones de células cerebrales más grandes y menos específicas.
Stephan Lammel, Ph.D., Profesor Asociado de Neurobiología, Universidad de California – Berkeley
Regulación mediada por neurotensina del comportamiento alimentario hedónico y la obesidad.
El cerebro está obsesionado con encontrar y consumir alimentos. Cuando se encuentran alimentos ricos en calorías (algo poco común en la naturaleza), los animales los consumen instintivamente rápidamente. Para los humanos con fácil acceso a alimentos ricos en calorías, el instinto a veces conduce a comer en exceso, a la obesidad y a problemas de salud relacionados. Pero las investigaciones también han demostrado que, en algunos casos, el impulso de alimentarse con alimentos ricos en calorías puede disminuir cuando dichos alimentos están siempre disponibles. El Dr. Lammel busca identificar los procesos neuronales y las regiones del cerebro involucradas en dicho comportamiento alimentario y su regulación.
A lo largo de los años, los estudios han relacionado la alimentación con el hipotálamo, una parte antigua y profunda del cerebro. Sin embargo, la evidencia también apunta a un papel de los centros de recompensa y placer del cerebro. La investigación preliminar de Lammel encontró que los vínculos entre el núcleo accumbens lateral (NAcLat) y el área tegmental ventral (VTA) son fundamentales para la alimentación hedonista: la activación de ese vínculo optogenéticamente condujo a una mayor alimentación con alimentos ricos en calorías, pero no con alimentos regulares. Otra investigación identificó al aminoácido neurotensina (NTS) como un actor en la regulación de la alimentación, además de otras funciones.
La investigación de Lammel busca trazar los circuitos y las funciones de las distintas partes del cerebro que llevan a los animales a comer de forma hedonista, así como la función de NTS, que se expresa en el NAcLat. A los sujetos se les presenta una dieta normal o una dieta de gelatina rica en calorías, y se registra la actividad en la vía NAcLat-to-VTA y se asigna a las conductas alimentarias. También rastreará los cambios a lo largo del tiempo con una exposición prolongada a alimentos hedonistas. Investigaciones futuras analizarán los cambios en la presencia de NTS en las células y cómo su presencia en diferentes cantidades afecta la función celular. Al comprender las vías y la mecánica molecular implicadas en la alimentación y la obesidad, este trabajo puede contribuir a futuros esfuerzos para ayudar a controlar la obesidad.
Lindsay Schwarz, Ph.D., Profesor asistente de Neurobiología del Desarrollo, St. Jude Children's Research Hospital, Memphis, TN
Identificar los circuitos cerebrales que conectan la respiración y el estado cognitivo.
La respiración es automática en los animales, pero a diferencia de otras funciones igualmente esenciales (latidos del corazón, digestión, etc.), los animales pueden controlar conscientemente la respiración. La respiración también está ligada al estado emocional y mental de manera bidireccional: los desencadenantes emocionales pueden provocar cambios en la respiración, pero también se ha demostrado que cambiar conscientemente la respiración influye en el estado de ánimo. En su investigación, la Dra. Schwarz pretende identificar qué neuronas relacionadas con la respiración se activan selectivamente mediante señales fisiológicas y cognitivas y mapear las regiones del cerebro con las que se conectan. Esta investigación puede resultar útil para estudiar una variedad de trastornos neurológicos que afectan la respiración, como el síndrome de muerte súbita del lactante (SMSL), la apnea central del sueño y los trastornos de ansiedad.
Schwarz pretende aprovechar los avances en el etiquetado neuronal para estudiar estas neuronas que, situadas en lo profundo del tronco encefálico, tradicionalmente han sido difíciles de aislar y registrar in vivo. Pero con el etiquetado de actividad, Schwarz puede identificar las neuronas activadas durante la respiración innata frente a la activa. Para este último, los sujetos son condicionados a un estímulo estresante que les provoca congelarse y alterar su respiración. Luego, los investigadores pueden examinar las neuronas marcadas para identificar cuáles estaban activas en los sujetos condicionados y abordar si se superponen con las neuronas activas durante la respiración innata.
Un segundo objetivo es identificar la identidad molecular de las neuronas relacionadas con la respiración que se activaron durante el condicionamiento para comprender con mayor precisión qué células forman parte del circuito respiratorio. Finalmente, una vez identificadas esas neuronas, Schwarz utilizará enfoques de vectores virales desarrollados por otros investigadores para determinar a qué partes del cerebro se conectan esas células activadas. Identificar los vínculos entre los estados cerebrales y la respiración, la superposición de los circuitos respiratorios conscientes e inconscientes y la conexión entre la respiración y ciertas enfermedades puede sentar las bases para mejores terapias, así como para una comprensión más completa de cómo están conectadas nuestras funciones más fundamentales.
