13 de diciembre de 2021
El McKnight Endowment Fund for Neuroscience ha seleccionado cuatro proyectos para recibir los premios 2022 Neurobiology of Brain Disorders Awards. Los premios totalizarán $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 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.
"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, profesor de neurología & Farmacología en UCLA Escuela de Medicina David Geffen y Director del Centro de Envejecimiento en 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 los circuitos cerebrales, la adicción a las drogas, las interacciones intestino-cerebro subyacentes a la anorexia y la conducta alimentaria hedónica 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 de la Fundación McKnight establecieron el programa de neurociencia McKnight en su honor en 1977.
Cada año se otorgan varios 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-cerebral 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, Ciudad de Nueva York
Aprovechando la epigenómica unicelular para la manipulación dirigida de conjuntos activados por fármacos: los 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, lo que predispone a las personas a una recaída. - Stephan Lammel, Ph.D., Profesor Asociado de Neurobiología, Universidad de California - Berkeley
Regulación mediada por neurotensina de la conducta de alimentación hedónica y la obesidad: El trabajo del Dr. Lammel se centra en los procesos neurales y las regiones cerebrales implicadas en el comportamiento de alimentación excesiva en presencia de alimentos ricos en calorías y su regulación. - Lindsay Schwarz, Ph.D., profesor asistente en 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 por 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 altamente 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., Escuela de Medicina Johns Hopkins; y Harry Orr, Ph.D., Universidad de MN.
Actualización de premios 2023: El calendario de presentación y selección de los premios Neurobiology of Brain Disorders 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 premios cada año. Además de los premios Neurobiology of Brain Disorders Awards, son los premios McKnight Technological Innovations in Neuroscience Awards, que proporcionan capital inicial para desarrollar invenciones técnicas para avanzar en la investigación del cerebro; y los premios McKnight Scholar Awards, que brindan apoyo a los neurocientíficos en las primeras etapas de sus carreras de investigación.
BIOS
Lisa Beutler, MD, Ph.D., Profesor Asistente de Medicina en Endocrinología, Facultad de Medicina Feinberg, Universidad Northwestern, Chicago, IL
Diseccionando la dinámica intestino-cerebral 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 el 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 por vía intravenosa y las sondas de alimentación intestinal, pueden reducir la calidad de vida y tener consecuencias colaterales importantes.
El Dr. Beutler tiene como objetivo utilizar técnicas avanzadas de manipulación y observación 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 citocinas individuales (señales liberadas durante la inflamación) en grupos específicos de neuronas relacionadas con la alimentación. Su grupo también utilizará herramientas genéticas de vanguardia para tratar de anular las señales inapropiadas de "no comer" que resultan de una inflamación severa. Finalmente, estudiará cómo los 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 a este nivel de detalle en un organismo vivo. Al identificar objetivos neurológicos precisos de liberación de citocinas y descifrar cómo 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 la señalización inmune intestino-cerebro que puede tener importantes implicaciones no solo para el tratamiento de la anorexia mediada por inflamación, sino en general para la investigación futura de la alimentación y el 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, Ciudad de Nueva York
Aprovechamiento de la epigenómica unicelular para la manipulación dirigida de conjuntos activados por fármacos
La adicción a las drogas es un problema grave tanto para las personas como para la sociedad en su conjunto. Si bien se han realizado importantes investigaciones para comprender y tratar la adicción, el 60% de los tratados sufrirán una recaída. De hecho, el ansia por las 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 de una sola célula, y cómo estos pueden predisponer a un sujeto a una recaída.
La investigación preliminar ha demostrado que la exposición a las drogas a lo largo del tiempo altera la forma en que se expresan los genes. En esencia, los medicamentos 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 estos medicamentos. Day y Maze han diseñado un proyecto para identificar estos potenciadores de una manera específica de tipo celular que son activados (o no silenciados) por la cocaína, un estimulante bien entendido e investigado, y luego crear e insertar vectores virales en células que solo se activarán en la presencia de ese potenciador sin silenciar. Con esta estrategia, el vector viral expresará su carga solo en conjuntos celulares que se ven afectados por la cocaína y permitirá a los investigadores activar o desactivar optogenética o quimiogenéticamente 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 las 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 manipular 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 de la conducta de alimentación hedónica y la obesidad
El cerebro está obsesionado con encontrar y consumir alimentos. Cuando se encuentran alimentos ricos en calorías, poco comunes en la naturaleza, los animales los consumirán 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 la investigación también ha demostrado que, en algunos casos, el impulso de alimentarse con alimentos ricos en calorías puede disminuir cuando dichos alimentos siempre están disponibles. El Dr. Lammel busca identificar los procesos neuronales y las regiones cerebrales involucradas en tal comportamiento de alimentación y su regulación.
Los estudios a lo largo de los años han relacionado la alimentación con el hipotálamo, una parte antigua y profunda del cerebro. Sin embargo, la evidencia también apunta a un papel para los centros de recompensa y placer del cerebro. La investigación preliminar de Lammel encontró que los vínculos desde el núcleo accumbens lateral (NAcLat) hasta el área tegmental ventral (VTA) son fundamentales para la alimentación hedonista; la activación de ese vínculo condujo optogenéticamente 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 diversas partes del cerebro que llevan a los animales a comer de forma hedonista, así como la función de NTS, que se expresa en NAcLat. A los sujetos se les presenta una dieta normal o una dieta de gelatina rica en calorías, y la actividad en la vía NAcLat-to-VTA se registra y se asigna a los comportamientos alimentarios. También hará un seguimiento de los cambios a lo largo del tiempo con una exposición prolongada a alimentos hedonistas. La investigación adicional analizará 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 involucradas 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 en 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 esenciales comparables (latidos del corazón, digestión, etc.), los animales pueden controlar conscientemente la respiración. La respiración también está vinculada al estado emocional y mental de una manera bidireccional: los desencadenantes emocionales pueden causar cambios en la respiración, pero también se ha demostrado que el cambio consciente de la respiración influye en el estado de ánimo. En su investigación, la Dra. Schwarz tiene como objetivo identificar qué neuronas relacionadas con la respiración se activan selectivamente por 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 en los que se ve afectada la respiración, como el síndrome de muerte súbita del lactante (SMSL), la apnea central del sueño y los trastornos de ansiedad.
Schwarz tiene como objetivo aprovechar los avances en el etiquetado neuronal para estudiar estas neuronas que, ubicadas en lo profundo del tallo cerebral, 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 estos últimos, los sujetos están condicionados a un estímulo estresante que les provoca congelarse y alterar su respiración. Luego, los investigadores pueden examinar las neuronas etiquetadas para identificar cuáles estaban activas en los sujetos condicionados y analizar si estas 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 acondicionamiento para comprender con mayor precisión qué células forman parte del circuito respiratorio. Finalmente, habiendo identificado 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 pueden sentar las bases para mejores terapias, así como una comprensión más completa de cómo están conectadas nuestras funciones más fundamentales.
