Premios de Neurobiología de los Trastornos Cerebrales 2024

El McKnight Endowment Fund for Neuroscience ha seleccionado cuatro proyectos para recibir los Premios de Neurobiología de los Trastornos Cerebrales 2024. Los premios ascenderán a $1,2 millones para la investigación sobre la biología de las enfermedades cerebrales, y cada proyecto recibirá $100.000 por año en cada uno de los próximos tres años para un total de $300.000 financiados por proyecto.

Los premios Neurobiology of Brain Disorders (NBD) apoyan la investigación innovadora de 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.

Un área adicional de interés es la contribución del medio ambiente a los trastornos cerebrales. El estrés ambiental en los primeros años de vida es un poderoso factor de disposición para trastornos neurológicos y psiquiátricos posteriores. Los estudios muestran que las comunidades de color corren un mayor riesgo de sufrir estos factores estresantes, que van desde ambientales (por ejemplo, clima, nutrición, exposición a productos químicos, contaminación) hasta sociales (por ejemplo, familia, educación, vivienda, pobreza). Desde una perspectiva clínica, comprender cómo los factores ambientales contribuyen a las enfermedades cerebrales es esencial para desarrollar terapias eficaces.

"Desde ampliar nuestra comprensión de cómo se desarrollan las enfermedades cerebrales hasta explorar nuevas terapias para los trastornos cerebrales, los investigadores elegidos para el premio de este año están abriendo caminos importantes en la investigación neurológica sobre enfermedades neurológicas", dijo Ming Guo, MD, Ph.D., presidente del comité de premios, Cátedra de Neurociencias Laurie & Steven C. Gordon y Profesor de Neurología y Farmacología en la Facultad de Medicina David Geffen de UCLA. “Están estudiando los fundamentos de condiciones devastadoras y que alteran la vida, incluidos los tumores cerebrales malignos, la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Alzheimer, avanzando ideas que podrían conducir a nuevos conocimientos sobre cómo funciona el cerebro y potencialmente identificar curas para trastornos neurológicos actualmente incurables en el futuro. .”

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 premios de este año son:

Con 134 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 Susanne Ahmari, MD, Ph.D., Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh; Gloria Choi, Ph.D., Instituto de Tecnología de Massachusetts; André Fenton, Ph.D., Universidad de Nueva York; Joseph G. Gleeson, MD, Universidad de California en San Diego; Tom Lloyd, MD, Ph.D., Facultad de Medicina de Baylor; y Michael Shadlen, MD, Ph.D., Universidad de Columbia.

La solicitud de Cartas de Intención para los premios 2025 se abre el 30 de julio de 2024.

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.

Además de los Premios de Neurobiología de los Trastornos Cerebrales, el fondo de dotación también proporciona financiación para premios anuales a través de los Premios McKnight Scholar, apoyando a los neurocientíficos en las primeras etapas de sus carreras de investigación.

Premios de neurobiología de los trastornos cerebrales

Aparna Bhaduri, Ph.D., Profesor asistente de Química Biológica y co-investigador principal. Kunal Patel, MD, Neurocirugía, Universidad de California – Los Ángeles

Caracterización del contexto: el papel del microambiente en la configuración del glioblastoma humano:

El pronóstico para las personas diagnosticadas con glioblastoma, una forma de cáncer cerebral primario, ha cambiado muy poco en décadas. Un desafío ha sido que no se comprende bien el mecanismo por el cual el glioblastoma se desarrolla y se propaga. Los modelos de ratón sólo pueden decir mucho a los investigadores, y los estudios de tumores extirpados del cerebro no muestran cómo crecieron.

El laboratorio del Dr. Bhaduri estudia cómo se desarrolla el cerebro y cómo se reactivan ciertos tipos de células en el caso del cáncer de cerebro, imitando etapas del desarrollo del cerebro pero cooptadas por el tumor. En asociación con el Dr. Patel, un neurocirujano especializado en cirugías de glioblastoma, el laboratorio de Bhaduri utilizará enfoques novedosos para crear sistemas utilizando organoides desarrollados a partir de líneas de células madre que imitan fielmente el entorno del cerebro humano y luego implantarán, crecerán y estudiarán muestras de tumores que Patel recolecta de pacientes quirúrgicos. . Patel ha desarrollado formas de visualizar los tumores que le permiten eliminar algunas de las células periféricas que interactúan con la materia cerebral circundante, de particular interés para la investigación.

El equipo de Bhaduri explorará las relaciones de linaje de los tipos de células de glioblastoma (cómo cambian a medida que crece el tumor y las funciones de las diferentes células, ya sea en el centro, la periferia o cualquier parte del tumor) y también observará cómo interactúan las células tumorales. con las células normales circundantes. Comprender este vínculo entre el desarrollo y el glioblastoma, y cómo el tumor interactúa con su entorno, puede revelar formas de alterarlo.

Aryn Gittis, Ph.D., Profesor, Departamento de Ciencias Biológicas, Universidad Carnegie Mellon, Pittsburgh, PA

Investigación de circuitos y mecanismos que apoyan la recuperación duradera del movimiento en ratones con deficiencia de dopamina

Comprender cómo los circuitos neuronales controlan el movimiento en los humanos y cómo volver a entrenar esos circuitos después de una lesión o daño es el objetivo principal del laboratorio del Dr. Gittis. Su nueva investigación explora formas de aprovechar la plasticidad del cerebro para ayudar a mejorar los efectos del agotamiento de la dopamina (una característica clave de la enfermedad de Parkinson) y mejorar la función del movimiento durante períodos más prolongados mediante impulsos eléctricos.

La estimulación cerebral profunda, en la que cables implantados en el cerebro suministran una carga eléctrica constante e inespecífica, ha sido aprobada y utilizada para ayudar a aliviar los síntomas de la enfermedad de Parkinson desde hace algún tiempo. Sin embargo, sólo aborda los síntomas, que reaparecen inmediatamente cuando se apaga la carga. El laboratorio de Gittis tiene como objetivo encontrar exactamente qué vías neuronales se requieren para la recuperación locomotora, cómo se pueden "sintonizar" los pulsos eléctricos para afectar solo a estas subpoblaciones y cómo se puede estimular a estas subpoblaciones para que esencialmente se reparen a sí mismas, ofreciendo un alivio más duradero de los síntomas, incluso sin estimulación continua.

El trabajo preliminar es prometedor: trabajando con un modelo de ratón sin dopamina, Gittis y su equipo han identificado subpoblaciones específicas de neuronas en el tronco del encéfalo necesarias para el alivio de los síntomas. Curiosamente, cuando se estimulan con un pulso de electricidad cuidadosamente sintonizado (en lugar de un flujo constante), la actividad de las células cambia de una manera que resulta en horas de movilidad mejorada sin estimulación adicional. Su investigación tiene como objetivo determinar si estos cambios de actividad pueden hacerse más permanentes para comenzar a sanar y reconectar los circuitos neuronales.

Thanh Hoang, Ph.D., Profesor asistente, Departamento de Oftalmología, Departamento de Biología Celular y del Desarrollo, Instituto de Neurociencia de Michigan, Universidad de Michigan, Ann Arbor, MI

Reprogramación in vivo de astrocitos en neuronas para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson

Las neuronas del sistema nervioso central (SNC) son cruciales para coordinar las funciones corporales, pero son muy vulnerables a las lesiones. Cuando se dañan, los efectos pueden ser irreversibles ya que las neuronas no se reparan ni reemplazan a sí mismas de forma natural. En la enfermedad de Parkinson, las neuronas dopaminérgicas han perdido su función, agotando la dopamina en el cerebro. Los tratamientos actuales se centran en aliviar los síntomas, como mejorar el control motor. El Dr. Hoang está adoptando un enfoque diferente en su investigación: encontrar formas de reprogramar las células gliales endógenas del cerebro en nuevas neuronas, restaurando la función del cerebro.

El laboratorio de Hoang ha demostrado el concepto utilizando neuronas de la retina. Utilizando un modelo de ratón, Hoang identificó genes en las células gliales de la retina que actúan como supresores, impidiendo que las células se transformen en neuronas. La pérdida simultánea de función de esos cuatro genes condujo a una conversión casi completa de esas células gliales en neuronas de la retina. Su investigación tiene como objetivo determinar si el mismo principio se puede aplicar a los astrocitos, el tipo de célula glial más abundante en el SNC, que se parece mucho a la glía retiniana de investigaciones anteriores de su laboratorio.

En su nueva investigación, Hoang pretende alcanzar una aplicación terapéutica. Está trabajando para perfeccionar un proceso in vivo para inhibir los supresores en los astrocitos mediante el vector del virus adenoasociado (AAV). Su investigación identificará primero los tipos de neuronas que resultan del proceso (muchos tipos parecen resultar) y luego buscará determinar qué factores se requieren para promover el desarrollo y la maduración de las neuronas dopaminérgicas específicamente. Este trabajo promete hacer avanzar la ciencia de la reprogramación celular, con implicaciones para muchos trastornos neurológicos además de la enfermedad de Parkinson.

Jason Shepherd, Ph.D., Profesor, Facultad de Medicina Spencer Fox Eccles, Universidad de Utah, Salt Lake City, UT

Transmisión intercelular de Tau similar a un virus en la enfermedad de Alzheimer

Años de investigación han ampliado enormemente nuestra comprensión de la enfermedad de Alzheimer, marcada por un deterioro cognitivo, pero aún queda mucho por aprender sobre sus causas y cómo la patología se propaga en el cerebro. El Dr. Shepherd y su laboratorio se centran en el papel de la tau, una proteína presente en las células cerebrales que puede plegarse mal y enredarse con la edad. Existe una fuerte correlación entre la cantidad de tau mal plegada y el deterioro cognitivo en la enfermedad de Alzheimer. Para proteger las células, es necesario expulsar la tau mal plegada antes de que alcance niveles tóxicos y provoque la muerte celular. Sin embargo, la tau mal plegada liberada de las células puede propagar la patología de la tau a otras células y a todo el cerebro.

No está claro exactamente cómo se libera tau de las células, pero esto puede ocurrir como proteína "desnuda" o empaquetada en vesículas extracelulares (EV) envueltas en membranas. El equipo de Shepherd está explorando esta segunda posibilidad luego de un nuevo descubrimiento en el laboratorio: que Arc, un gen neuronal crítico para la plasticidad sináptica y la consolidación de la memoria, puede haber evolucionado a partir de un antiguo elemento similar a un retrovirus y haber conservado la capacidad de formar vehículos eléctricos al producir virus. como cápsides que empaquetan material y lo envían a células cercanas. Arc se une a Tau, por lo que los Arc EV también pueden propagar la Tau mal plegada, contribuyendo a la progresión de la enfermedad de Alzheimer.

En su nueva investigación, Shepherd y su equipo pretenden comprender los mecanismos moleculares de la liberación de tau en los vehículos eléctricos, el papel de Arc en la patología de tau y cómo los mecanismos dependientes de Arc contribuyen a la propagación de tau. Comprender estos mecanismos puede eventualmente conducir a terapias que reduzcan la propagación de tau mal plegada, cambiando la trayectoria de la patología de la enfermedad de Alzheimer.