13 dicembre 2021
Il McKnight Endowment Fund for Neuroscience ha selezionato quattro progetti per ricevere i Neurobiology of Brain Disorders Awards 2022. I premi ammonteranno a $1,2 milioni in tre anni per la ricerca sulla biologia delle malattie del cervello, con ciascun progetto che riceverà $300.000 tra il 2022 e il 2025.
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.
"È entusiasmante avere l'opportunità di selezionare alcuni dei principali neuroscienziati della nazione e di sostenere la loro ricerca pionieristica", ha affermato Ming Guo, MD, Ph.D., presidente del comitato di premiazione della Neurobiologia dei disturbi cerebrali, Professore di Neurologia & Farmacologia presso la UCLA David Geffen School of Medicine e Direttore del Centro per l'invecchiamento presso la UCLA. “I vincitori di quest'anno stanno conducendo ricerche su malattie e condizioni che colpiscono milioni di pazienti. Il loro lavoro si concentra sui problemi respiratori e sul circuito cerebrale, sulla dipendenza dalla droga, sulle interazioni intestino-cervello alla base dell’anoressia, sul comportamento alimentare edonico e sull’obesità. Comprendendo la neurobiologia delle malattie, apriamo la porta a nuovi modi per prevenire e curare questi disturbi cerebrali”.
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 premiati di quest'anno sono:
- Lisa Beutler, MD, Ph.D., Professore assistente di Medicina in Endocrinologia, Feinberg School of Medicine, Northwestern University, Chicago, IL
Analizzare le dinamiche intestino-cervello alla base dell'anoressia: il dottor Beutler cerca di documentare i circuiti neurali intestino-cervello colpiti nell'anoressia mediata dall'infiammazione, identificare ciò che causa l'interruzione di tali circuiti e scoprire substrati neurali che possono aiutare a superare la condizione. - Jeremy Day, Ph.D., Professore Associato, Dipartimento di Neurobiologia, Heersink School of Medicine, Università dell'Alabama – Birmingham; E Ian Maze, Ph.D., Professore – Dipartimenti di Neuroscienze e Scienze Farmacologiche, Direttore – Center for Neural Epigenome Engineering, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York City
Sfruttare l'epigenomica unicellulare per la manipolazione mirata di insiemi attivati dai farmaci: i dott. Day e Maze stanno studiando le basi epigenetiche della dipendenza, identificando gli insiemi neurali che sono stati dirottati dall'esposizione alla droga, predisponendo così gli individui alla ricaduta. - Stephan Lammel, Ph.D., Professore Associato di Neurobiologia, Università della California – Berkeley
Regolazione mediata dalla neurotensina del comportamento alimentare edonico e dell’obesità: Il lavoro del dottor Lammel si concentra sui processi neurali e sulle regioni cerebrali coinvolte nel comportamento alimentare eccessivo in presenza di cibo ad alto contenuto calorico e sulla sua regolazione. - Lindsay Schwarz, Ph.D., Professore assistente in Neurobiologia dello sviluppo, St. Jude Children's Research Hospital, Memphis, TN
Identificare i circuiti cerebrali che collegano la respirazione e lo stato cognitivo: Il Dr. Schwarz mira a identificare quali neuroni legati alla respirazione vengono attivati selettivamente da segnali fisiologici e cognitivi e a mappare le regioni del cervello con cui si connettono.
Con 106 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 Sue Ackerman, Ph.D., Università della California, San Diego; Susanne Ahmari, MD, Ph.D., Scuola di Medicina dell'Università di Pittsburgh; Robert Edwards, MD, Università della California, San Francisco; Andre´ Fenton, Ph.D., Università di New York; Tom Lloyd, MD, Ph.D., Johns Hopkins Medical School; e Harry Orr, Ph.D., Università di MN.
Aggiornamento premi 2023: Il programma di presentazione e selezione per i premi Neurobiology of Brain Disorders sta cambiando. La scadenza per le lettere di intenti per i premi del 2023 sarà annunciata a metà del 2022.
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.
Il Fondo di dotazione assegna tre tipi di premi ogni anno. Oltre ai premi Neurobiology of Brain Disorders, ci sono i McKnight Technological Innovations in Neuroscience Awards, che forniscono fondi iniziali per sviluppare invenzioni tecniche per far avanzare la ricerca sul cervello; e i McKnight Scholar Awards, che sostengono i neuroscienziati nelle prime fasi della loro carriera di ricerca.
Bio
Lisa Beutler, MD, Ph.D., Professore assistente di Medicina in Endocrinologia, Feinberg School of Medicine, Northwestern University, Chicago, IL
Analizzare le dinamiche intestino-cervello alla base dell’anoressia
L'alimentazione è al centro della sopravvivenza di un animale, quindi non sorprende che l'intestino e il cervello siano in costante comunicazione per coordinare l'assunzione di cibo adeguata e il peso corporeo stabile. Tuttavia, in presenza di infiammazione, questo sistema potrebbe rompersi. Uno dei tratti distintivi dell’anoressia associata all’infiammazione (da non confondere con l’anoressia nervosa) è la diminuzione dell’appetito, che può essere abbastanza grave da causare malnutrizione. Le attuali terapie – tra cui la nutrizione per via endovenosa e i sondini per l’alimentazione intestinale – possono ridurre la qualità della vita e avere conseguenze collaterali significative.
Il Dr. Beutler mira a utilizzare tecniche avanzate di osservazione e manipolazione neurale per analizzare i meccanismi sottostanti coinvolti nell’anoressia associata all’infiammazione. Il team di Beutler utilizzerà l'imaging del calcio per rivelare gli effetti che le singole citochine (segnali rilasciati durante l'infiammazione) hanno su gruppi specifici di neuroni legati all'alimentazione. Il suo gruppo utilizzerà anche strumenti genetici all'avanguardia per cercare di ignorare i segnali inappropriati di "non mangiare" derivanti da una grave infiammazione. Infine, studierà come modelli specifici di malattia infiammatoria modificano la risposta neurale all'assunzione di nutrienti.
La ricerca di Beutler sarà la prima a studiare questi processi specifici a questo livello di dettaglio in un organismo vivente. Identificando precisi bersagli neurologici del rilascio di citochine e decifrando come questo modula l'appetito, Beutler spera di identificare bersagli terapeutici per la malnutrizione associata a malattie infiammatorie. Inoltre, il suo laboratorio mira a creare una road map della segnalazione immunitaria intestino-cervello che potrebbe avere importanti implicazioni non solo per il trattamento dell’anoressia mediata dall’infiammazione, ma in generale per la futura ricerca sull’alimentazione e sul metabolismo.
Jeremy Day, Ph.D., Professore Associato, Dipartimento di Neurobiologia, Heersink School of Medicine, Università dell'Alabama – Birmingham; E Ian Maze, Ph.D., Professore – Dipartimenti di Neuroscienze e Scienze Farmacologiche, Direttore – Center for Neural Epigenome Engineering, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York City
Sfruttare l’epigenomica unicellulare per la manipolazione mirata di insiemi attivati da farmaci
La dipendenza dalla droga è un problema serio sia per gli individui che per la società nel suo insieme. Sebbene siano state condotte ricerche significative sulla comprensione e sul trattamento della dipendenza, il 60% dei soggetti trattati subirà una ricaduta. In effetti, il desiderio di droga può effettivamente aumentare nel tempo, incubando in coloro che sono stati dipendenti anche senza ulteriori esposizioni alla droga. Il dottor Day e il dottor Maze mirano a ricercare la dipendenza a un nuovo livello, approfondendo gli effetti epigenetici dell'uso di droghe su cellule specifiche a livello di singola cellula e come questi possano predisporre un soggetto a una ricaduta.
La ricerca preliminare ha dimostrato che l’esposizione ai farmaci nel tempo altera il modo in cui vengono espressi i geni. In sostanza, i farmaci possono dirottare elementi regolatori genetici noti come “potenziatori”, che quando attivati fanno sì che determinati geni siano espressi nelle cellule cerebrali che motivano il soggetto a cercare questi farmaci. Day e Maze hanno ideato un progetto per identificare questi potenziatori in modo specifico per il tipo di cellula che vengono attivati (o non silenziati) dalla cocaina – uno stimolante ben compreso e studiato – e quindi creare e inserire vettori virali nelle cellule che diventeranno attive solo in la presenza di quel potenziatore non silenziato. Utilizzando questa strategia, il vettore virale esprimerà il suo carico solo negli insiemi cellulari colpiti dalla cocaina e consentirà ai ricercatori di attivare o disattivare optogeneticamente o chemogeneticamente le cellule colpite.
Con questo, Day e Maze perturberanno i gruppi per indagare i loro effetti sul comportamento di ricerca della droga in un modello di roditore di autosomministrazione volontaria di cocaina. Il loro lavoro si basa sui recenti progressi nella capacità di colpire singole cellule e piccoli gruppi di cellule, piuttosto che intere popolazioni di cellule o tipi di cellule, come era stato al centro della ricerca precedente. Ora che è possibile concentrarsi sul ruolo svolto da cellule specifiche, la speranza è che si possano sviluppare trattamenti migliori che affrontino le radici genetiche della dipendenza e delle ricadute, e senza gli effetti collaterali negativi della manipolazione di popolazioni di cellule cerebrali più grandi e meno mirate.
Stephan Lammel, Ph.D., Professore Associato di Neurobiologia, Università della California – Berkeley
Regolazione mediata dalla neurotensina del comportamento alimentare edonico e dell'obesità
Il cervello è ossessionato dalla ricerca e dal consumo di cibo. Quando si trova cibo ad alto contenuto calorico – raro in natura – gli animali lo consumano istintivamente rapidamente. Per gli esseri umani che hanno accesso immediato a cibi ricchi di calorie, l’istinto a volte porta a mangiare troppo, all’obesità e a problemi di salute correlati. Ma la ricerca ha anche dimostrato che in alcuni casi, la spinta a nutrirsi di cibi ipercalorici può diminuire quando tale cibo è sempre disponibile. Il Dr. Lammel cerca di identificare i processi neurali e le regioni cerebrali coinvolte in tale comportamento alimentare e nella sua regolazione.
Gli studi nel corso degli anni hanno collegato l’alimentazione all’ipotalamo, una parte antica e profonda del cervello. Tuttavia, le prove indicano anche un ruolo dei centri di ricompensa e piacere del cervello. La ricerca preliminare di Lammel ha scoperto che i collegamenti dal nucleo laterale accumbens (NAcLat) all’area tegmentale ventrale (VTA) sono centrali per l’alimentazione edonistica: l’attivazione di quel collegamento ha portato optogeneticamente ad un aumento dell’alimentazione di cibi ricchi di calorie, ma non di cibo normale. Altre ricerche hanno identificato l'aminoacido neurotensina (NTS) come un attore nella regolazione dell'alimentazione, oltre ad altri ruoli.
La ricerca di Lammel cerca di mappare i circuiti e i ruoli delle varie parti del cervello che portano gli animali a mangiare in modo edonistico, nonché il ruolo dell'NTS, che è espresso nel NAcLat. Ai soggetti viene presentata una dieta normale o una dieta a base di gelatina ricca di calorie e l'attività sul percorso NAcLat-VTA viene registrata e mappata sui comportamenti alimentari. Monitorerà anche i cambiamenti nel tempo con l'esposizione prolungata al cibo edonistico. Ulteriori ricerche esamineranno i cambiamenti nella presenza di NTS nelle cellule e il modo in cui la sua presenza in quantità diverse influisce sulla funzione cellulare. Comprendendo i percorsi e i meccanismi molecolari coinvolti nell’alimentazione e nell’obesità, questo lavoro potrebbe contribuire agli sforzi futuri per gestire l’obesità.
Lindsay Schwarz, Ph.D., Professore assistente in Neurobiologia dello sviluppo, St. Jude Children's Research Hospital, Memphis, TN
Identificare i circuiti cerebrali che collegano la respirazione e lo stato cognitivo
Negli animali la respirazione è automatica, ma a differenza di altre funzioni essenziali comparabili – battito cardiaco, digestione, ecc. – gli animali possono controllare consapevolmente la respirazione. La respirazione è anche legata allo stato emotivo e mentale in modo bidirezionale: i fattori scatenanti emotivi possono causare cambiamenti nella respirazione, ma è stato dimostrato che anche cambiare consapevolmente la respirazione influenza lo stato mentale. Nella sua ricerca, la Dott.ssa Schwarz mira a identificare quali neuroni legati alla respirazione vengono attivati selettivamente da segnali fisiologici e cognitivi e a mappare le regioni del cervello con cui si connettono. Questa ricerca potrebbe rivelarsi utile nello studio di una varietà di disturbi neurologici in cui la respirazione è compromessa, come la sindrome della morte improvvisa del lattante (SIDS), l’apnea centrale del sonno e i disturbi d’ansia.
Schwarz mira a sfruttare i progressi nella codifica neurale per studiare questi neuroni che, situati in profondità nel tronco cerebrale, sono tradizionalmente difficili da isolare e registrare in vivo. Ma con l’activity tagging, Schwarz può identificare i neuroni attivati durante la respirazione innata rispetto a quella attiva. Per questi ultimi, i soggetti sono condizionati a uno stimolo stressante che li fa congelare e alterare la respirazione. I ricercatori possono quindi esaminare i neuroni contrassegnati per identificare quali erano attivi nei soggetti condizionati e verificare se questi si sovrappongono ai neuroni attivi durante la respirazione innata.
Un secondo obiettivo è identificare l’identità molecolare dei neuroni legati alla respirazione che sono stati attivati durante il condizionamento per comprendere più precisamente quali cellule fanno parte del circuito respiratorio. Infine, dopo aver identificato quei neuroni, Schwarz utilizzerà approcci di vettori virali sviluppati da altri ricercatori per determinare a quali parti del cervello si connettono quelle cellule attivate. Identificare i collegamenti tra gli stati cerebrali e la respirazione, la sovrapposizione dei circuiti respiratori consci e inconsci e la connessione tra la respirazione e alcune malattie può gettare le basi per terapie migliori e per una comprensione più completa di come sono collegate le nostre funzioni più fondamentali.
