2024 Neurobiology of Brain Disorders Awards

Ang McKnight Endowment Fund para sa Neuroscience ay pumili ng apat na proyekto para makatanggap ng 2024 Neurobiology of Brain Disorders Awards. Ang mga parangal ay magkakaroon ng kabuuang $1.2 milyon para sa pananaliksik sa biology ng mga sakit sa utak, na ang bawat proyekto ay tumatanggap ng $100,000 bawat taon sa bawat susunod na tatlong taon para sa kabuuang $300,000 na pinondohan bawat proyekto.

Sinusuportahan ng Mga Neurobiology of Brain Disorder (NBD) ang makabagong pananaliksik ng mga siyentista sa US na nag-aaral ng mga sakit na neurological at psychiatric. Hinihimok ng mga parangal ang pakikipagtulungan sa pagitan ng pangunahing at klinikal na neurosensya upang isalin ang mga natuklasan sa laboratoryo tungkol sa utak at sistema ng nerbiyos sa mga pagsusuri at therapies upang mapabuti ang kalusugan ng tao.

Ang isang karagdagang lugar ng interes ay ang kontribusyon ng kapaligiran sa mga sakit sa utak. Ang stress sa kapaligiran sa maagang buhay ay isang malakas na salik sa pagtatapon para sa mga sakit na neurological at psychiatric sa kalaunan. Ipinapakita ng mga pag-aaral na ang mga komunidad na may kulay ay nasa mas mataas na panganib para sa mga stressor na ito, na mula sa kapaligiran (hal. klima, nutrisyon, pagkakalantad sa mga kemikal, polusyon) hanggang sa panlipunan (hal. pamilya, edukasyon, pabahay, kahirapan). Mula sa klinikal na pananaw, ang pag-unawa kung paano nakakatulong ang mga salik sa kapaligiran sa sakit sa utak ay mahalaga para sa pagbuo ng mga epektibong therapy.

"Mula sa pagpapalawak ng aming pag-unawa sa kung paano nagkakaroon ng mga sakit sa utak hanggang sa paggalugad ng mga bagong therapies para sa mga sakit sa utak, ang mga mananaliksik na pinili para sa award ngayong taon ay sumisira ng mahalagang lupa sa neurological na pananaliksik sa mga sakit na neurological," sabi ni Ming Guo, MD, Ph.D., chair ng komite ng parangal, Laurie at Steven C. Gordon Chair ng Neurosciences, at Propesor sa Neurology at Pharmacology sa UCLA David Geffen School of Medicine. "Sila ay pinag-aaralan ang mga batayan ng mga mapangwasak at nakakapagpabago ng buhay na mga kondisyon, kabilang ang mga malignant na tumor sa utak, Parkinson's Disease at Alzheimer's Disease, sumusulong ng mga ideya na maaaring humantong sa mga bagong insight sa kung paano gumagana ang utak at potensyal na matukoy ang mga lunas para sa kasalukuyang walang lunas na neurological disorder sa hinaharap. .”

Ang mga parangal ay inspirasyon ng mga interes ni William L. McKnight, na nagtatag ng McKnight Foundation noong 1953 at gustong suportahan ang pananaliksik sa sakit sa utak. Ang kanyang anak na babae, si Virginia McKnight Binger, at ang lupon ng McKnight Foundation ay nagtatag ng programang neuroscience ng McKnight sa kanyang karangalan noong 1977.

Maramihang mga parangal ang ibinibigay bawat taon. Ang apat na parangal ngayong taon ay:

Sa 134 na sulat ng layunin na natanggap ngayong taon, ang mga parangal ay lubos na mapagkumpitensya. Sinusuri ng isang komite ng mga kilalang siyentipiko ang mga liham at nag-iimbita ng ilang piling mananaliksik na magsumite ng mga buong panukala. Bilang karagdagan kay Dr. Guo, kasama sa komite si Susanne Ahmari, MD, Ph.D., University of Pittsburgh School of Medicine; Gloria Choi, Ph.D., Massachusetts Institute of Technology; André Fenton, Ph.D., New York University; Joseph G. Gleeson, MD, Unibersidad ng California San Diego; Tom Lloyd, MD, Ph.D., Baylor College of Medicine; at Michael Shadlen, MD, Ph.D., Columbia University.

Ang aplikasyon para sa Letters of Intent para sa 2025 awards ay magbubukas sa Hulyo 30, 2024.

Tungkol sa McKnight Endowment Fund para sa Neuroscience

Ang McKnight Endowment Fund para sa Neuroscience ay isang malayang organisasyon na pinondohan lamang ng McKnight Foundation ng Minneapolis, Minnesota, at pinamumunuan ng isang board of prominent neuroscientist mula sa buong bansa. Ang McKnight Foundation ay sumuporta sa pananaliksik sa neuroscience mula pa noong 1977. Itinatag ng Foundation ang Endowment Fund noong 1986 upang isakatuparan ang isa sa mga layunin ng tagapagtatag na si William L. McKnight (1887-1978), isa sa mga unang pinuno ng 3M Company.

Bilang karagdagan sa Neurobiology of Brain Disorders Awards, nagbibigay din ang endowment fund ng taunang pagpopondo ng parangal sa pamamagitan ng McKnight Scholar Awards, na sumusuporta sa mga neuroscientist sa mga unang yugto ng kanilang mga karera sa pananaliksik.

Neurobiology ng Brain Disorder Awards

Aparna Bhaduri, Ph.D., Assistant Professor, Biological Chemistry, at co-principal investigator Kunal Patel, MD, Neurosurgery, Unibersidad ng California – Los Angeles

Pagkilala sa Konteksto: Ang Papel ng Microenvironment sa Paghubog ng Human Glioblastoma:

Ang pagbabala para sa mga taong na-diagnose na may glioblastoma, isang uri ng pangunahing kanser sa utak, ay napakaliit na nagbago sa mga dekada. Ang isang hamon ay ang mekanismo kung saan nabubuo at kumakalat ang glioblastoma ay hindi gaanong nauunawaan. Napakaraming masasabi ng mga modelo ng mouse sa mga mananaliksik, at ang mga pag-aaral ng mga tumor na inalis sa utak ay hindi nagpapakita kung paano ito lumaki.

Pinag-aaralan ng lab ni Dr. Bhaduri kung paano nabubuo ang utak at kung paano na-reactivate ang ilang uri ng cell sa kaso ng kanser sa utak, na ginagaya ang mga yugto ng pag-unlad ng utak ngunit na-coopted ng tumor. Nakipagtulungan kay Dr. Patel, isang neurosurgeon na nagdadalubhasa sa glioblastoma surgeries, ang Bhaduri's lab ay gagamit ng mga bagong diskarte upang lumikha ng mga sistema gamit ang mga organoid na binuo mula sa mga linya ng stem cell na malapit na ginagaya ang kapaligiran ng utak ng tao at pagkatapos ay i-implant, lumalaki at pinag-aaralan ang mga sample ng tumor na kinokolekta ni Patel mula sa mga surgical na pasyente . Gumawa si Patel ng mga paraan upang mailarawan ang mga tumor na nagpapahintulot sa kanya na alisin ang ilan sa mga peripheral na selula na nakikipag-ugnay sa nakapalibot na bagay sa utak, na partikular na interesado sa pananaliksik.

Tuklasin ng koponan ni Bhaduri ang mga relasyon sa linya ng mga uri ng glioblastoma cell – kung paano nagbabago ang mga ito habang lumalaki ang tumor, at sa mga tungkulin ng iba't ibang mga cell, maging sa core, periphery o anumang bahagi ng tumor – at titingnan din kung paano nakikipag-ugnayan ang mga tumor cells na may nakapalibot na normal na mga selula. Ang pag-unawa sa link na ito sa pagitan ng pag-unlad at glioblastoma, at kung paano nakikipag-ugnayan ang tumor sa kapaligiran nito, ay maaaring magbunyag ng mga paraan upang maputol ito.

Aryn Gittis, Ph.D., Propesor, Kagawaran ng Biological Sciences, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA

Pagsisiyasat sa mga Circuit at Mekanismo na Sumusuporta sa Pangmatagalang Pagbawi ng Paggalaw sa Dopamine Depleted Mice

Ang pag-unawa kung paano kinokontrol ng mga neural circuit ang paggalaw sa mga tao, at kung paano muling sanayin ang mga circuit na iyon pagkatapos ng pinsala o pinsala, ang pangunahing pokus ng lab ni Dr. Gittis. Ang kanyang bagong pananaliksik ay nagsasaliksik ng mga paraan upang gamitin ang plasticity ng utak upang makatulong na mapawi ang mga epekto ng pag-ubos ng dopamine – isang pangunahing katangian ng Parkinson's Disease– at pagbutihin ang paggana ng paggalaw sa mas mahabang panahon gamit ang mga electrical impulses.

Deep brain stimulation, kung saan ang mga wire na itinanim sa utak ay naghahatid ng pare-pareho, hindi tiyak na singil sa kuryente, ay naaprubahan at ginamit upang makatulong na mapawi ang mga sintomas ng Parkinson's Disease sa loob ng ilang panahon. Gayunpaman, tinutugunan lamang nito ang mga sintomas, na muling lilitaw kaagad kapag naka-off ang singil. Ang lab ng Gittis ay naglalayon na mahanap kung ano mismo ang mga neuronal pathways ang kinakailangan para sa pagbawi ng lokomotor, kung paano maaaring "i-tono" ang mga de-koryenteng pulso upang maapektuhan lamang ang mga subpopulasyon na ito, at kung paano ang mga subpopulasyon na ito ay maaaring pasiglahin upang aktwal na ayusin ang kanilang mga sarili, na nag-aalok ng mas matagal na kaluwagan mula sa mga sintomas, kahit nang walang patuloy na pagpapasigla.

Ang paunang gawain ay nagpapakita ng pangako: Gumagamit ng dopamine-depleted na mouse model, natukoy ni Gittis at ng kanyang team ang mga partikular na subpopulasyon ng mga neuron sa brain stem na kinakailangan para sa pag-alis ng mga sintomas. Nakatutuwa, kapag pinasigla ng isang pulso ng maingat na nakatutok na kuryente (sa halip na isang patuloy na daloy) ang aktibidad ng mga selula ay nababago sa isang paraan na nagreresulta sa mga oras ng pinabuting kadaliang kumilos nang walang karagdagang pagpapasigla. Nilalayon ng kanyang pananaliksik na matukoy kung ang mga pagbabago sa aktibidad na ito ay maaaring gawing mas permanente upang simulan ang pagpapagaling at pag-rewire ng mga neural circuit.

Thanh Hoang, Ph.D., Assistant Professor, Department of Ophthalmology, Department of Cell & Developmental Biology, Michigan Neuroscience Institute, University of Michigan, Ann Arbor, MI

In vivo Reprogramming ng Astrocytes into Neurons para sa Paggamot ng Parkinson's Disease

Ang mga neuron ng central nervous system (CNS) ay mahalaga para sa pag-coordinate ng mga function ng katawan, gayunpaman sila ay lubhang mahina sa mga pinsala. Kapag nasira, ang mga epekto ay maaaring hindi na maibabalik dahil ang mga neuron ay hindi natural na nag-aayos o pinapalitan ang kanilang mga sarili. Sa Parkinson's Disease, ang mga dopaminergic neuron ay nawalan ng paggana, na nag-uubos ng dopamine sa utak. Ang mga kasalukuyang paggamot ay nakatuon sa pag-alis ng mga sintomas tulad ng pagpapabuti ng kontrol sa motor. Si Dr. Hoang ay gumagamit ng ibang diskarte sa kanyang pananaliksik: Paghahanap ng mga paraan upang i-reprogram ang mga endogenous glial cells sa utak sa mga bagong neuron, na nagpapanumbalik ng function sa utak.

Napatunayan ng lab ni Hoang ang konsepto gamit ang mga retinal neuron. Gamit ang isang modelo ng mouse, natukoy ni Hoang ang mga gene sa mga retinal glial cells na nagsisilbing mga suppressor, na pumipigil sa mga cell mula sa pagbabago sa mga neuron. Ang sabay-sabay na pagkawala ng function sa apat na gene na iyon ay humantong sa isang halos kumpletong conversion ng mga glial cell na iyon sa mga retinal neuron. Nilalayon ng kanyang pananaliksik na matukoy kung ang parehong prinsipyo ay maaaring ilapat sa mga astrocytes, ang pinaka-masaganang uri ng glial cell sa CNS, na malapit na kahawig ng retinal glia mula sa nakaraang pananaliksik ng kanyang lab.

Sa kanyang bagong pananaliksik, layunin ni Hoang na maabot ang isang therapeutic application. Siya ay nagtatrabaho upang maperpekto ang isang in vivo na proseso upang pigilan ang mga suppressor sa mga astrocytes sa pamamagitan ng adeno-associated virus (AAV) vector. Ang kanyang pananaliksik ay unang tutukuyin ang mga uri ng mga neuron na nagreresulta mula sa proseso - maraming uri ang lumilitaw na nagreresulta - at pagkatapos ay hinahangad na matukoy kung anong mga salik ang kinakailangan upang isulong ang pag-unlad at pagkahinog ng dopaminergic neurons partikular. Nangangako ang gawaing ito na isulong ang agham ng cell reprogramming, na may mga implikasyon para sa maraming neurological disorder bilang karagdagan sa Parkinson's Disease.

Jason Shepherd, Ph.D., Propesor, Spencer Fox Eccles School of Medicine, Unibersidad ng Utah, Salt Lake City, UT

Parang Virus Intercellular Transmission ng Tau sa Alzheimer's Disease

Ang mga taon ng pananaliksik ay lubos na nagpalawak ng aming pag-unawa sa Alzheimer's Disease, na minarkahan ng cognitive decline, ngunit marami pa ang dapat matutunan tungkol sa mga sanhi nito at kung paano kumakalat ang patolohiya sa utak. Nakatuon si Dr. Shepherd at ang kanyang lab sa papel ng tau, isang protina na nasa mga selula ng utak na maaaring magkamali at magkagusot sa edad. Mayroong malakas na ugnayan sa pagitan ng dami ng misfolded tau at cognitive decline sa Alzheimer's disease. Upang maprotektahan ang mga cell, ang maling pagkakatiklop ng tau ay kailangang itapon bago ito mabuo sa mga nakakalason na antas at maging sanhi ng pagkamatay ng cell. Gayunpaman, ang maling tiklop na tau na inilabas mula sa mga selula ay maaaring kumalat ng tau pathology sa iba pang mga selula at sa buong utak.

Ang eksaktong paraan kung paano inilalabas ang tau mula sa mga cell ay hindi malinaw, ngunit ito ay maaaring mangyari bilang "hubad" na protina o nakabalot sa lamad na nakabalot sa mga extracellular vesicle (EV). Sinasaliksik ng koponan ng Shepherd ang pangalawang posibilidad na ito kasunod ng isang bagong pagtuklas ng lab: na ang Arc, isang neuronal gene na kritikal para sa synaptic plasticity at memory consolidation, ay maaaring nag-evolve mula sa isang sinaunang elementong tulad ng retrovirus at napanatili ang kakayahang bumuo ng mga EV sa pamamagitan ng paggawa ng virus- tulad ng mga capsid na nakabalot ng materyal at ipinapadala ito sa mga kalapit na selula. Ang Arc ay nagbibigkis sa Tau, kaya ang mga Arc EV ay maaari ding kumalat sa maling pagkakatiklop ng Tau, na nag-aambag sa pag-unlad ng Alzheimer's Disease.

Sa kanyang bagong pananaliksik, nilalayon ni Shepherd at ng kanyang team na maunawaan ang mga molekular na mekanismo ng paglabas ng tau sa mga EV, ang papel ng Arc sa tau pathology, at kung paano nakakatulong ang mga mekanismong umaasa sa Arc sa pagkalat ng tau. Ang pag-unawa sa mga mekanismong ito ay maaaring humantong sa kalaunan sa mga therapies na nagbabawas sa pagkalat ng misfolded tau, na nagbabago sa trajectory ng Alzheimer's Disease pathology.