Disyembre 13, 2021
Ang McKnight Endowment Fund para sa Neuroscience ay pumili ng apat na proyekto para makatanggap ng 2022 Neurobiology of Brain Disorders Awards. Ang mga parangal ay magkakaroon ng kabuuang $1.2 milyon sa loob ng tatlong taon para sa pananaliksik sa biology ng mga sakit sa utak, na ang bawat proyekto ay tumatanggap ng $300,000 sa pagitan ng 2022 at 2025.
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.
"Nakakatuwang magkaroon ng pagkakataong pumili ng ilan sa mga nangungunang neuroscientist ng bansa at suportahan ang kanilang masiglang pananaliksik," sabi ni Ming Guo, MD, Ph.D., tagapangulo ng award committee ng Neurobiology of the Brain Disorders, Propesor sa Neurology & Pharmacology sa UCLA David Geffen School of Medicine at Direktor ng Aging Center sa UCLA. “Ang mga awardees sa taong ito ay nagsasagawa ng pananaliksik sa sakit at kundisyon na nakakaapekto sa milyun-milyong pasyente. Nakatuon ang kanilang trabaho sa mga problema sa paghinga at circuit ng utak, pagkagumon sa droga, mga interaksyon ng bituka-utak na pinagbabatayan ng anorexia, at hedonic na pag-uugali sa pagkain at labis na katabaan. Sa pamamagitan ng pag-unawa sa neurobiology ng mga sakit, binubuksan namin ang pinto sa mga bagong paraan upang maiwasan at gamutin ang mga sakit sa utak na ito."
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 awardees ngayong taon ay:
- Lisa Beutler, MD, Ph.D., Assistant Professor of Medicine sa Endocrinology, Feinberg School of Medicine, Northwestern University, Chicago, IL
Pag-dissect sa gut-brain dynamics na pinagbabatayan ng anorexia: Sinisikap ni Dr. Beutler na idokumento ang gut-brain neural circuits na apektado sa pamamaga-mediated anorexia, tukuyin kung ano ang nagiging sanhi ng pagkagambala ng mga circuit na iyon, at tuklasin ang mga neural substrate na makakatulong sa pagtagumpayan ang kondisyon. - Jeremy Day, Ph.D., Associate Professor, Department of Neurobiology, Heersink School of Medicine, University of Alabama - Birmingham; at Ian Maze, Ph.D., Propesor - Mga Departamento ng Neuroscience at Pharmacological Sciences, Direktor - Center para sa Neural Epigenome Engineering, Icahn School of Medicine sa Mount Sinai, New York City
Ang paggamit ng single-cell epigenomics para sa naka-target na pagmamanipula ng mga drug-activated ensembles: Dr. Sinasaliksik nina Day at Maze ang mga epigenetic na pinagbabatayan ng pagkagumon, na tinutukoy ang mga neural ensemble na na-hijack ng mga pagkakalantad sa droga, at sa gayon ay nagtatapon ng mga indibidwal na magbalik-balik. - Stephan Lammel, Ph.D., Associate Professor ng Neurobiology, University of California – Berkeley
Neurotensin mediated regulation ng hedonic feeding behavior at obesity: Nakatuon ang gawain ni Dr. Lammel sa mga proseso ng neural at mga rehiyon ng utak na kasangkot sa labis na pag-uugali sa pagpapakain sa pagkakaroon ng calorie-siksik na pagkain at regulasyon nito. - Lindsay Schwarz, Ph.D., Assistant Professor sa Developmental Neurobiology, St. Jude Children's Research Hospital, Memphis, TN
Pagkilala sa mga circuit ng utak na nag-uugnay sa respiration at cognitive state: Nilalayon ni Dr. Schwarz na tukuyin kung aling mga neuron na nauugnay sa paghinga ang piling ina-activate ng physiological at cognitive cues at imapa ang mga rehiyon ng utak kung saan sila konektado.
Sa 106 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 Sue Ackerman, Ph.D., Unibersidad ng California, San Diego; Susanne Ahmari, MD, Ph.D., University of Pittsburgh School of Medicine; Robert Edwards, MD, Unibersidad ng California, San Francisco; Andre´ Fenton, Ph.D., New York University; Tom Lloyd, MD, Ph.D., Johns Hopkins Medical School; at Harry Orr, Ph.D., Unibersidad ng MN.
2023 awards update: Ang iskedyul ng pagsusumite at pagpili para sa Neurobiology of Brain Disorders Awards ay nagbabago. Ang deadline para sa Mga Liham ng Layunin para sa mga parangal sa 2023 ay iaanunsyo sa kalagitnaan ng 2022.
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.
Ang Endowment Fund ay gumagawa ng tatlong uri ng mga parangal bawat taon. Bilang karagdagan sa Neurobiology of Brain Disorder Awards, ang mga ito ay ang McKnight Technological Innovations sa Neuroscience Awards, na nagbibigay ng binhi ng pera upang makabuo ng mga teknikal na imbensyon upang isulong ang pananaliksik sa utak; at ang McKnight Scholar Awards, na sumusuporta sa mga neuroscientist sa maagang yugto ng kanilang mga karera sa pagsasaliksik.
Bios
Lisa Beutler, MD, Ph.D., Assistant Professor of Medicine sa Endocrinology, Feinberg School of Medicine, Northwestern University, Chicago, IL
Pag-dissect sa gut-brain dynamics na pinagbabatayan ng anorexia
Ang pagpapakain ay ang pinaka-ubod ng kaligtasan ng isang hayop, kaya hindi nakakagulat na ang bituka at utak ay palaging nakikipag-usap upang i-coordinate ang naaangkop na paggamit ng pagkain at matatag na timbang ng katawan. Gayunpaman, sa pagkakaroon ng pamamaga, maaaring masira ang sistemang ito. Ang isa sa mga palatandaan ng pamamaga na nauugnay sa anorexia (hindi dapat ipagkamali sa anorexia nervosa) ay ang pagbaba ng gana, na maaaring maging malubha upang maging sanhi ng malnutrisyon. Ang mga kasalukuyang therapies – kabilang ang IV-delivered nutrition at intestinal feeding tubes – ay maaaring magpababa ng kalidad ng buhay at magkaroon ng malaking collateral na kahihinatnan.
Nilalayon ni Dr. Beutler na gumamit ng mga advanced na neural observation at mga diskarte sa pagmamanipula upang i-dissect ang mga pinagbabatayan na mekanismo na kasangkot sa pamamaga na nauugnay sa anorexia. Ang koponan ni Beutler ay gagamit ng calcium imaging upang ipakita ang mga epekto ng mga indibidwal na cytokine (mga signal na inilabas sa panahon ng pamamaga) sa mga partikular na grupo ng mga neuron na nauugnay sa pagpapakain. Gagamit din ang kanyang grupo ng mga cutting-edge na genetic tool upang subukang i-override ang mga hindi naaangkop na signal na 'huwag kumain' na nagreresulta mula sa matinding pamamaga. Sa wakas, pag-aaralan niya kung paano binabago ng mga partikular na modelo ng nagpapaalab na sakit ang neural na tugon sa nutrient intake.
Ang pananaliksik ni Beutler ang unang mag-aaral sa mga partikular na prosesong ito sa antas ng detalyeng ito sa isang buhay na organismo. Sa pamamagitan ng pagtukoy ng mga tumpak na neurological na target ng paglabas ng cytokine, at pag-decipher kung paano nito pinapagana ang gana, umaasa si Beutler na matukoy ang mga therapeutic target para sa malnutrisyon na nauugnay sa mga nagpapaalab na sakit. Bukod dito, ang kanyang lab ay naglalayong lumikha ng isang mapa ng daan ng gut-brain-immune signaling na maaaring magkaroon ng malaking implikasyon hindi lamang para sa paggamot sa pamamaga-mediated anorexia, ngunit malawak para sa hinaharap na pagsasaliksik sa pagpapakain at metabolismo.
Jeremy Day, Ph.D., Associate Professor, Department of Neurobiology, Heersink School of Medicine, University of Alabama - Birmingham; at Ian Maze, Ph.D., Propesor - Mga Departamento ng Neuroscience at Pharmacological Sciences, Direktor - Center para sa Neural Epigenome Engineering, Icahn School of Medicine sa Mount Sinai, New York City
Paggamit ng single-cell epigenomics para sa naka-target na pagmamanipula ng mga drug-activated ensembles
Ang pagkagumon sa droga ay isang seryosong problema kapwa para sa mga indibidwal at lipunan sa kabuuan. Bagama't nagkaroon ng makabuluhang pananaliksik sa pag-unawa at paggamot sa pagkagumon, 60% ng mga ginagamot ay magdaranas ng pagbabalik sa dati. Sa katunayan, ang labis na pananabik para sa mga droga ay maaaring tumaas sa paglipas ng panahon, na nagpapalumo sa mga taong nalulong kahit na walang karagdagang pagkakalantad sa droga. Nilalayon nina Dr. Day at Dr. Maze na magsaliksik ng pagkagumon sa isang bagong antas - pag-drill down sa mga epigenetic na epekto ng paggamit ng droga sa mga partikular na cell sa isang solong-cell na antas, at kung paano ang mga ito ay maaaring predispose isang paksa sa isang relapse.
Ipinakita ng paunang pananaliksik na ang pagkakalantad sa mga gamot sa paglipas ng panahon ay nagbabago kung paano ipinahayag ang mga gene. Sa esensya, maaaring i-hijack ng mga gamot ang genetic regulatory elements na kilala bilang “enhancers,” na kapag na-activate ay nagiging sanhi ng ilang partikular na gene na maipahayag sa mga brain cell na nag-uudyok sa paksa na hanapin ang mga gamot na ito. Ang Day at Maze ay nagdisenyo ng isang proyekto upang tukuyin ang mga enhancer na ito sa isang uri ng cell na partikular na paraan na ina-activate (o hindi pinatahimik) ng cocaine - isang mahusay na naiintindihan at sinaliksik na stimulant - at pagkatapos ay lumikha at magpasok ng mga viral vector sa mga cell na magiging aktibo lamang sa ang presensya ng walang tahimik na enhancer na iyon. Gamit ang diskarteng ito, ang viral vector ay magpapahayag lamang ng karga nito sa mga cell ensemble na apektado ng cocaine at pahihintulutan ang mga mananaliksik na optogenetically o chemogenetically i-activate o i-deactivate ang mga apektadong cell.
Sa pamamagitan nito, guguluhin nina Day at Maze ang ensembles upang siyasatin ang kanilang mga epekto sa pag-uugali sa paghahanap ng droga sa isang rodent na modelo ng volitional cocaine self-administration. Bumubuo ang kanilang trabaho sa mga kamakailang pagsulong sa kakayahang mag-target ng mga indibidwal na cell at maliliit na grupo ng mga cell, sa halip na buong populasyon ng mga cell o mga uri ng cell bilang naging pokus ng naunang pananaliksik. Ngayon na posible nang tumuon sa papel na ginagampanan ng mga partikular na cell, ang pag-asa ay ang mas mahusay na paggamot ay maaaring mabuo na tumutugon sa mga genetic na ugat ng pagkagumon at pagbabalik, at walang mga negatibong epekto ng pagmamanipula ng mas malaki, hindi gaanong naka-target na mga populasyon ng mga selula ng utak.
Stephan Lammel, Ph.D., Associate Professor ng Neurobiology, University of California – Berkeley
Neurotensin mediated regulation ng hedonic feeding behavior at obesity
Ang utak ay nahuhumaling sa paghahanap at pagkonsumo ng pagkain. Kapag natagpuan ang calorie-siksik na pagkain - bihira sa ligaw - likas na kakainin ito ng mga hayop nang mabilis. Para sa mga taong may handa na access sa calorie-dense na pagkain, ang instinct kung minsan ay humahantong sa labis na pagkain, labis na katabaan, at mga nauugnay na isyu sa kalusugan. Ngunit ipinakita rin ng pananaliksik na sa ilang mga kaso, ang pagnanais na kumain ng mataas na calorie na pagkain ay maaaring bumaba kapag ang naturang pagkain ay palaging magagamit. Si Dr. Lammel ay naglalayong tukuyin ang mga proseso ng neural at mga rehiyon ng utak na kasangkot sa naturang pag-uugali sa pagpapakain at regulasyon nito.
Ang mga pag-aaral sa paglipas ng mga taon ay nag-uugnay sa pagpapakain sa hypothalamus, isang sinaunang at malalim na bahagi ng utak. Gayunpaman, itinuturo din ng ebidensya ang isang papel para sa mga sentro ng gantimpala at kasiyahan ng utak. Nalaman ng paunang pananaliksik ni Lammel na ang mga link mula sa lateral nucleus accumbens (NAcLat) patungo sa ventral tegmental area (VTA) ay sentro ng hedonistic feeding – ang pag-activate ng link na iyon sa optogenetically na humantong sa pagtaas ng pagpapakain ng mga pagkaing mayaman sa calorie, ngunit hindi regular na pagkain. Tinukoy ng iba pang pananaliksik ang amino acid neurotensin (NTS) bilang isang manlalaro sa regulasyon ng pagpapakain, bilang karagdagan sa iba pang mga tungkulin.
Ang pananaliksik ni Lammel ay naglalayong imapa ang circuitry at mga tungkulin ng iba't ibang bahagi ng utak na humahantong sa mga hayop na kumain ng hedonistically gayundin ang papel ng NTS, na ipinahayag sa NAcLat. Ang mga paksa ay iniharap sa isang normal na diyeta o isang calorie-rich jelly diet, at ang aktibidad sa NAcLat-to-VTA pathway ay naitala at namamapa sa mga gawi sa pagpapakain. Susubaybayan din niya ang mga pagbabago sa paglipas ng panahon na may matagal na pagkakalantad sa hedonistic na pagkain. Ang karagdagang pananaliksik ay titingnan ang mga pagbabago sa presensya ng NTS sa mga cell, at kung paano nakakaapekto ang presensya nito sa iba't ibang halaga sa paggana ng cell. Sa pamamagitan ng pag-unawa sa mga landas at molecular mechanics na kasangkot sa pagpapakain at labis na katabaan, ang gawaing ito ay maaaring mag-ambag sa mga pagsisikap sa hinaharap na makatulong na pamahalaan ang labis na katabaan.
Lindsay Schwarz, Ph.D., Assistant Professor sa Developmental Neurobiology, St. Jude Children's Research Hospital, Memphis, TN
Pagkilala sa mga circuit ng utak na nag-uugnay sa respiration at cognitive state
Awtomatiko ang paghinga sa mga hayop, ngunit hindi tulad ng iba pang mahahalagang function – tibok ng puso, panunaw, atbp. – maaaring makontrol ng mga hayop ang paghinga. Ang paghinga ay nakatali din sa emosyonal at mental na estado sa dalawang paraan: ang mga emosyonal na pag-trigger ay maaaring magdulot ng mga pagbabago sa paghinga, ngunit ang sinasadyang pagbabago ng paghinga ay ipinakita rin na nakakaimpluwensya sa estado ng pag-iisip. Sa kanyang pananaliksik, nilalayon ni Dr. Schwarz na tukuyin kung aling mga neuron na may kaugnayan sa paghinga ang piling ina-activate ng mga physiological at cognitive cues at imapa ang mga rehiyon ng utak kung saan sila konektado. Maaaring makatulong ang pananaliksik na ito sa pag-aaral ng iba't ibang neurological disorder kung saan naaapektuhan ang paghinga, gaya ng sudden infant death syndrome (SIDS), central sleep apnea, at anxiety disorder.
Nilalayon ni Schwarz na samantalahin ang mga pag-unlad sa neural tagging upang pag-aralan ang mga neuron na ito na, na matatagpuan malalim sa stem ng utak, ay tradisyonal na mahirap ihiwalay at itala sa vivo. Ngunit sa pag-tag ng aktibidad, matutukoy ni Schwarz ang mga neuron na na-activate sa panahon ng likas kumpara sa aktibong paghinga. Para sa huli, ang mga paksa ay nakakondisyon sa isang nakababahalang stimulus na nagiging sanhi ng kanilang pag-freeze at pagbabago ng kanilang paghinga. Maaaring suriin ng mga mananaliksik ang mga naka-tag na neuron upang matukoy kung alin ang aktibo sa mga nakakondisyon na paksa, at tugunan kung nagsasapawan ang mga ito sa mga neuron na aktibo sa panahon ng likas na paghinga.
Ang pangalawang layunin ay tukuyin ang molekular na pagkakakilanlan ng mga neuron na nauugnay sa paghinga na na-activate sa panahon ng pagkondisyon upang mas tiyak na maunawaan kung aling mga cell ang bahagi ng circuit ng paghinga. Sa wakas, nang matukoy ang mga neuron na iyon, gagamit si Schwarz ng mga viral vector approach na binuo ng ibang mga mananaliksik upang matukoy kung anong mga bahagi ng utak ang kumokonekta sa mga naka-activate na cell na iyon. Ang pagtukoy sa mga ugnayan sa pagitan ng mga estado ng utak at paghinga, ang overlap ng mga conscious at unconscious na mga circuit ng paghinga, at ang koneksyon sa pagitan ng paghinga at ilang partikular na sakit ay maaaring maglagay ng batayan para sa mas mahusay na mga therapy pati na rin ang isang mas kumpletong pag-unawa sa kung paano naka-wire ang ating pinakapangunahing mga function.
