Premi 2024 per la neurobiologia dei disturbi cerebrali

Il McKnight Endowment Fund for Neuroscience ha selezionato quattro progetti per ricevere i Neurobiology of Brain Disorders Awards 2024. I premi ammonteranno a $1,2 milioni per la ricerca sulla biologia delle malattie cerebrali, con ciascun progetto che riceverà $100.000 all'anno in ciascuno dei prossimi tre anni per un totale di $300.000 finanziati per progetto.

I premi Neurobiology of Brain Disorders (NBD) sostengono la ricerca innovativa condotta da scienziati statunitensi che studiano le malattie neurologiche e psichiatriche. I premi incoraggiano la collaborazione tra le neuroscienze di base e cliniche per tradurre le scoperte di laboratorio sul cervello e sul sistema nervoso in diagnosi e terapie per migliorare la salute umana.

Un’ulteriore area di interesse è il contributo dell’ambiente ai disturbi cerebrali. Lo stress ambientale nei primi anni di vita è un potente fattore di predisposizione per successivi disturbi neurologici e psichiatrici. Gli studi dimostrano che le comunità di colore corrono un rischio maggiore per questi fattori di stress, che vanno da quelli ambientali (ad esempio clima, alimentazione, esposizione a sostanze chimiche, inquinamento) a sociali (ad esempio famiglia, istruzione, alloggio, povertà). Da un punto di vista clinico, comprendere come i fattori ambientali contribuiscono alle malattie cerebrali è essenziale per sviluppare terapie efficaci.

"Dall'ampliamento della nostra comprensione di come si sviluppano le malattie del cervello all'esplorazione di nuove terapie per i disturbi cerebrali, i ricercatori scelti per il premio di quest'anno stanno aprendo importanti passi avanti nella ricerca neurologica sulle malattie neurologiche", ha affermato Ming Guo, MD, Ph.D., presidente del comitato dei premi, Laurie & Steven C. Gordon Cattedra di Neuroscienze e Professore di Neurologia e Farmacologia presso la David Geffen School of Medicine dell'UCLA. "Stanno studiando le basi di condizioni devastanti e che alterano la vita, tra cui i tumori maligni al cervello, il morbo di Parkinson e il morbo di Alzheimer, avanzando idee che potrebbero portare a nuove conoscenze su come funziona il cervello e potenzialmente identificare in futuro cure per disturbi neurologici attualmente incurabili". .”

I premi sono ispirati dagli interessi di William L. McKnight, che fondò la McKnight Foundation nel 1953 e voleva sostenere la ricerca sulle malattie del cervello. Sua figlia, Virginia McKnight Binger, e il consiglio della Fondazione McKnight fondarono il programma di neuroscienze McKnight in suo onore nel 1977.

Ogni anno vengono assegnati numerosi premi. I quattro premi di quest'anno sono:

Con 134 lettere di intenti ricevute quest'anno, i premi sono altamente competitivi. Un comitato di illustri scienziati esamina le lettere e invita alcuni ricercatori selezionati a presentare proposte complete. Oltre al dottor Guo, il comitato comprende Susanne Ahmari, MD, Ph.D., University of Pittsburgh School of Medicine; Gloria Choi, Ph.D., Massachusetts Institute of Technology; André Fenton, Ph.D., Università di New York; Joseph G. Gleeson, MD, Università della California a San Diego; Tom Lloyd, MD, Ph.D., Baylor College of Medicine; e Michael Shadlen, MD, Ph.D., Columbia University.

La domanda per le lettere di intenti per i premi 2025 si apre il 30 luglio 2024.

Informazioni sul fondo di dotazione McKnight per le neuroscienze

Il McKnight Endowment Fund for Neuroscience è un'organizzazione indipendente finanziata esclusivamente dalla McKnight Foundation di Minneapolis, Minnesota, e guidata da un consiglio di eminenti neuroscienziati provenienti da tutto il paese. La Fondazione McKnight sostiene la ricerca sulle neuroscienze dal 1977. La Fondazione ha istituito il Fondo di dotazione nel 1986 per realizzare una delle intenzioni del fondatore William L. McKnight (1887–1978), uno dei primi leader della società 3M.

Oltre ai Neurobiology of Brain Disorders Awards, il fondo di dotazione fornisce anche finanziamenti annuali attraverso i McKnight Scholar Awards, sostenendo i neuroscienziati nelle prime fasi della loro carriera di ricerca.

Premi per la neurobiologia dei disturbi cerebrali

Aparna Bhaduri, Ph.D., Professore assistente, Chimica biologica e co-investigatore principale Kunal Patel, medico, Neurochirurgia, Università della California – Los Angeles

Caratterizzazione del contesto: il ruolo del microambiente nel modellare il glioblastoma umano:

La prognosi per le persone con diagnosi di glioblastoma, una forma di cancro primario al cervello, è cambiata molto poco negli ultimi decenni. Una sfida è stata che il meccanismo attraverso il quale il glioblastoma si sviluppa e si diffonde è poco compreso. I modelli murini non possono dire molto ai ricercatori e gli studi sui tumori rimossi dal cervello non mostrano come sia cresciuto.

Il laboratorio del dottor Bhaduri studia come si sviluppa il cervello e come alcuni tipi di cellule vengono riattivati in caso di cancro al cervello, imitando le fasi dello sviluppo cerebrale ma cooptate dal tumore. In collaborazione con il dottor Patel, un neurochirurgo specializzato in interventi chirurgici sul glioblastoma, il laboratorio di Bhaduri utilizzerà nuovi approcci per creare sistemi utilizzando organoidi sviluppati da linee di cellule staminali che imitano da vicino l'ambiente del cervello umano e quindi impiantare, coltivare e studiare campioni di tumore che Patel raccoglie da pazienti chirurgici . Patel ha sviluppato metodi per visualizzare i tumori che gli consentono di rimuovere alcune cellule periferiche che si interfacciano con la materia cerebrale circostante, di particolare interesse per la ricerca.

Il team di Bhaduri esplorerà le relazioni di lignaggio dei tipi di cellule del glioblastoma – come cambiano man mano che il tumore cresce e i ruoli delle diverse cellule, sia nel nucleo, nella periferia o in qualsiasi parte del tumore – e osserverà anche come interagiscono le cellule tumorali. con le cellule normali circostanti. Comprendere questo legame tra sviluppo e glioblastoma e il modo in cui il tumore interagisce con il suo ambiente può rivelare modi per interromperlo.

Aryn Gittis, Ph.D., Professore, Dipartimento di Scienze Biologiche, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, Pennsylvania

Studio di circuiti e meccanismi che supportano il recupero duraturo del movimento nei topi impoveriti di dopamina

Comprendere come i circuiti neurali controllano il movimento negli esseri umani e come riqualificare tali circuiti dopo lesioni o danni è l'obiettivo principale del laboratorio del dottor Gittis. La sua nuova ricerca esplora i modi per sfruttare la plasticità del cervello per contribuire a migliorare gli effetti della deplezione di dopamina – una caratteristica chiave della malattia di Parkinson – e migliorare la funzione di movimento per periodi di tempo più lunghi utilizzando impulsi elettrici.

La stimolazione cerebrale profonda, in cui fili impiantati nel cervello forniscono una carica elettrica costante e non specifica, è stata approvata e utilizzata da qualche tempo per aiutare ad alleviare i sintomi della malattia di Parkinson. Tuttavia, risolve solo i sintomi, che riappaiono immediatamente quando la carica viene interrotta. Il laboratorio di Gittis mira a scoprire esattamente quali percorsi neuronali sono necessari per il recupero locomotore, come gli impulsi elettrici possono essere "sintonizzati" per influenzare solo queste sottopopolazioni e come queste sottopopolazioni possono essere stimolate a ripararsi essenzialmente, offrendo un sollievo più duraturo dai sintomi, anche senza stimolazione continua.

Il lavoro preliminare si mostra promettente: lavorando con un modello murino impoverito di dopamina, Gittis e il suo team hanno identificato specifiche sottopopolazioni di neuroni nel tronco encefalico necessarie per alleviare i sintomi. La cosa interessante è che, quando stimolate con un impulso di elettricità attentamente sintonizzato (piuttosto che con un flusso costante), l'attività delle cellule viene modificata in un modo che si traduce in ore di mobilità migliorata senza ulteriore stimolazione. La sua ricerca mira a determinare se questi cambiamenti di attività possono essere resi più permanenti per iniziare la guarigione e ricablare i circuiti neurali.

Thanh Hoang, Ph.D., Professore assistente, Dipartimento di Oftalmologia, Dipartimento di Biologia Cellulare e dello Sviluppo, Michigan Neuroscience Institute, Università del Michigan, Ann Arbor, MI

Riprogrammazione in vivo degli astrociti in neuroni per il trattamento della malattia di Parkinson

I neuroni del sistema nervoso centrale (SNC) sono fondamentali per coordinare le funzioni del corpo, ma sono altamente vulnerabili alle lesioni. Se danneggiati, gli effetti possono essere irreversibili poiché i neuroni non si riparano né si sostituiscono naturalmente. Nella malattia di Parkinson, i neuroni dopaminergici hanno perso la loro funzione, riducendo la dopamina nel cervello. I trattamenti attuali si concentrano sull’alleviamento dei sintomi come il miglioramento del controllo motorio. Il dottor Hoang sta adottando un approccio diverso nella sua ricerca: trovare modi per riprogrammare le cellule gliali endogene nel cervello in nuovi neuroni, ripristinando la funzione del cervello.

Il laboratorio di Hoang ha dimostrato il concetto utilizzando i neuroni della retina. Utilizzando un modello murino, Hoang ha identificato i geni nelle cellule gliali della retina che agiscono come soppressori, impedendo alle cellule di trasformarsi in neuroni. La perdita simultanea della funzione di questi quattro geni ha portato a una conversione quasi completa di quelle cellule gliali in neuroni retinali. La sua ricerca mira a determinare se lo stesso principio può essere applicato agli astrociti, il tipo di cellula gliale più abbondante nel sistema nervoso centrale, che assomiglia molto alla glia retinica della precedente ricerca del suo laboratorio.

Nella sua nuova ricerca, Hoang mira a raggiungere un'applicazione terapeutica. Sta lavorando per perfezionare un processo in vivo per inibire i soppressori negli astrociti tramite il vettore del virus adeno-associato (AAV). La sua ricerca identificherà innanzitutto i tipi di neuroni che risultano dal processo – molti tipi sembrano risultarne – e poi cercherà di determinare quali fattori sono necessari per promuovere specificamente lo sviluppo e la maturazione dei neuroni dopaminergici. Questo lavoro promette di far avanzare la scienza della riprogrammazione cellulare, con implicazioni per molti disturbi neurologici oltre al morbo di Parkinson.

Jason Shepherd, Ph.D., Professore, Spencer Fox Eccles School of Medicine, Università dello Utah, Salt Lake City, UT

Trasmissione intercellulare simile a un virus della Tau nella malattia di Alzheimer

Anni di ricerca hanno notevolmente ampliato la nostra comprensione della malattia di Alzheimer, caratterizzata da declino cognitivo, ma resta ancora molto da imparare sulle sue cause e su come la patologia si diffonde nel cervello. Il dottor Shepherd e il suo laboratorio si concentrano sul ruolo della tau, una proteina presente nelle cellule cerebrali che può piegarsi e aggrovigliarsi con l'età. Esiste una forte correlazione tra la quantità di tau mal ripiegata e il declino cognitivo nella malattia di Alzheimer. Per proteggere le cellule, la tau mal ripiegata deve essere espulsa prima che si accumuli a livelli tossici e causi la morte cellulare. Tuttavia, il tau mal ripiegato rilasciato dalle cellule può diffondere la patologia tau ad altre cellule e in tutto il cervello.

Non è chiaro esattamente come la tau venga rilasciata dalle cellule, ma ciò può verificarsi come proteina “nuda” o confezionata in vescicole extracellulari (EV) avvolte in membrana. Il team di Shepherd sta esplorando questa seconda possibilità in seguito a una nuova scoperta del laboratorio: che Arc, un gene neuronale fondamentale per la plasticità sinaptica e il consolidamento della memoria, potrebbe essersi evoluto da un antico elemento simile al retrovirus e aver mantenuto la capacità di formare veicoli elettrici producendo virus. come i capsidi che confezionano il materiale e lo inviano alle cellule vicine. L'Arco lega il Tau, quindi gli EV dell'Arco possono anche diffondere il Tau mal ripiegato, contribuendo alla progressione del morbo di Alzheimer.

Nella sua nuova ricerca, Shepherd e il suo team mirano a comprendere i meccanismi molecolari del rilascio di tau nei veicoli elettrici, il ruolo dell'arco nella patologia tau e il modo in cui i meccanismi dipendenti dall'arco contribuiscono alla diffusione della tau. La comprensione di questi meccanismi potrebbe eventualmente portare a terapie che riducono la diffusione della tau mal ripiegata, cambiando la traiettoria della patologia della malattia di Alzheimer.