Giải thưởng Sinh học thần kinh về Rối loạn não năm 2024

Quỹ hỗ trợ khoa học thần kinh McKnight đã chọn bốn dự án để nhận Giải thưởng Sinh học thần kinh về Rối loạn não năm 2024. Giải thưởng sẽ có tổng trị giá $1,2 triệu cho nghiên cứu về sinh học của các bệnh về não, với mỗi dự án nhận được $100.000 mỗi năm trong ba năm tiếp theo với tổng số tiền tài trợ là $300.000 cho mỗi dự án.

Giải thưởng Neurobiology of Brain Disorders (NBD) hỗ trợ nghiên cứu sáng tạo của các nhà khoa học Hoa Kỳ, những người đang nghiên cứu các bệnh thần kinh và tâm thần. Giải thưởng khuyến khích sự hợp tác giữa khoa học thần kinh cơ bản và lâm sàng để chuyển những khám phá trong phòng thí nghiệm về não và hệ thần kinh thành các chẩn đoán và liệu pháp nhằm cải thiện sức khỏe con người.

Một lĩnh vực quan tâm khác là sự góp phần của môi trường vào các chứng rối loạn não bộ. Căng thẳng môi trường ở giai đoạn đầu đời là yếu tố xử lý mạnh mẽ các rối loạn thần kinh và tâm thần sau này. Các nghiên cứu cho thấy cộng đồng da màu có nguy cơ cao hơn đối với các yếu tố gây căng thẳng này, từ môi trường (ví dụ: khí hậu, dinh dưỡng, tiếp xúc với hóa chất, ô nhiễm) đến xã hội (ví dụ: gia đình, giáo dục, nhà ở, nghèo đói). Từ góc độ lâm sàng, việc hiểu các yếu tố môi trường góp phần gây ra bệnh não như thế nào là điều cần thiết để phát triển các liệu pháp hiệu quả.

Ming Guo, MD, Ph.D., chủ tịch cho biết: “Từ việc mở rộng hiểu biết của chúng ta về cách các bệnh về não phát triển đến khám phá các liệu pháp mới điều trị chứng rối loạn não, các nhà nghiên cứu được chọn cho giải thưởng năm nay đang tạo ra bước đột phá quan trọng trong nghiên cứu thần kinh về các bệnh thần kinh”. của ủy ban giải thưởng, Laurie & Steven C. Gordon Chủ tịch Khoa học thần kinh và Giáo sư về Thần kinh học & Dược lý tại Trường Y khoa UCLA David Geffen. “Họ đang nghiên cứu nền tảng của các tình trạng tàn phá và thay đổi cuộc sống, bao gồm các khối u não ác tính, Bệnh Parkinson và Bệnh Alzheimer, thúc đẩy các ý tưởng có thể dẫn đến những hiểu biết mới về cách thức hoạt động của não và có khả năng xác định các phương pháp chữa trị các chứng rối loạn thần kinh hiện không thể chữa khỏi trong tương lai. .”

Giải thưởng được lấy cảm hứng từ mối quan tâm của William L. McKnight, người thành lập Quỹ McKnight vào năm 1953 và muốn hỗ trợ nghiên cứu về bệnh não. Con gái của ông, Virginia McKnight Binger và hội đồng Quỹ McKnight đã thành lập chương trình khoa học thần kinh McKnight để vinh danh ông vào năm 1977.

Nhiều giải thưởng được trao mỗi năm. Bốn giải thưởng năm nay là:

Với 134 thư bày tỏ ý định nhận được trong năm nay, giải thưởng có tính cạnh tranh cao. Một ủy ban gồm các nhà khoa học nổi tiếng xem xét các bức thư và mời một số nhà nghiên cứu được chọn gửi đề xuất đầy đủ. Ngoài Tiến sĩ Guo, ủy ban còn có Susanne Ahmari, MD, Ph.D., Trường Y thuộc Đại học Pittsburgh; Gloria Choi, Tiến sĩ, Viện Công nghệ Massachusetts; André Fenton, Tiến sĩ, Đại học New York; Joseph G. Gleeson, MD, Đại học California San Diego; Tom Lloyd, MD, Tiến sĩ, Đại học Y Baylor; và Michael Shadlen, MD, Tiến sĩ, Đại học Columbia.

Đơn đăng ký Thư dự định cho giải thưởng năm 2025 sẽ mở vào ngày 30 tháng 7 năm 2024.

Về Quỹ hỗ trợ thần kinh McKnight cho khoa học thần kinh

Quỹ hỗ trợ thần kinh McKnight cho khoa học thần kinh là một tổ chức độc lập được tài trợ duy nhất bởi Quỹ McKnight ở thành phố Minneapolis, bang Minnesota và được lãnh đạo bởi một hội đồng gồm các nhà thần kinh học nổi tiếng từ khắp đất nước. Quỹ McKnight đã hỗ trợ nghiên cứu khoa học thần kinh từ năm 1977. Quỹ đã thành lập Quỹ hỗ trợ vào năm 1986 để thực hiện một trong những ý định của người sáng lập William L. McKnight (1887 Ném1978), một trong những nhà lãnh đạo đầu tiên của Công ty 3M.

Ngoài Giải thưởng Sinh học thần kinh về Rối loạn Não, quỹ tài trợ cũng cung cấp tài trợ giải thưởng hàng năm thông qua Giải thưởng Học giả McKnight, hỗ trợ các nhà khoa học thần kinh trong giai đoạn đầu của sự nghiệp nghiên cứu của họ.

Giải thưởng thần kinh học về rối loạn não

Aparna Bhaduri, Tiến sĩ., Trợ lý Giáo sư, Hóa sinh và đồng hiệu trưởng Kunal Patel, MD, Phẫu thuật thần kinh, Đại học California - Los Angeles

Đặc trưng bối cảnh: Vai trò của môi trường vi mô trong việc hình thành u nguyên bào thần kinh đệm ở người:

Tiên lượng cho những người được chẩn đoán mắc bệnh u nguyên bào thần kinh đệm, một dạng ung thư não nguyên phát, đã thay đổi rất ít trong nhiều thập kỷ. Một thách thức là cơ chế mà u nguyên bào thần kinh đệm phát triển và lan rộng vẫn chưa được hiểu rõ. Mô hình chuột chỉ có thể cho các nhà nghiên cứu biết nhiều điều, còn các nghiên cứu về khối u được loại bỏ khỏi não không cho thấy nó phát triển như thế nào.

Phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Bhaduri nghiên cứu cách não phát triển và cách một số loại tế bào nhất định được kích hoạt lại trong trường hợp ung thư não, bắt chước các giai đoạn phát triển của não nhưng bị khối u giam giữ. Hợp tác với Tiến sĩ Patel, một bác sĩ giải phẫu thần kinh chuyên phẫu thuật u nguyên bào thần kinh đệm, phòng thí nghiệm của Bhaduri sẽ sử dụng các phương pháp tiếp cận mới để tạo ra các hệ thống sử dụng các cơ quan được phát triển từ các dòng tế bào gốc mô phỏng gần giống môi trường não người, sau đó cấy ghép, phát triển và nghiên cứu các mẫu khối u mà Patel thu thập từ các bệnh nhân phẫu thuật . Patel đã phát triển các cách để hình dung các khối u cho phép ông loại bỏ một số tế bào ngoại vi đang giao tiếp với các chất não xung quanh, điều được nghiên cứu đặc biệt quan tâm.

Nhóm của Bhaduri sẽ khám phá mối quan hệ dòng dõi của các loại tế bào u nguyên bào thần kinh đệm – chúng thay đổi như thế nào khi khối u phát triển và vai trò của các tế bào khác nhau, cho dù ở lõi, ngoại vi hay bất kỳ phần nào của khối u – đồng thời xem xét cách các tế bào khối u tương tác với các tế bào bình thường xung quanh. Hiểu được mối liên hệ giữa sự phát triển và u nguyên bào thần kinh đệm cũng như cách khối u tương tác với môi trường của nó, có thể tiết lộ cách để phá vỡ nó.

Aryn Gittis, tiến sĩ, Giáo sư, Khoa Khoa học Sinh học, Đại học Carnegie Mellon, Pittsburgh, PA

Nghiên cứu các mạch và cơ chế hỗ trợ phục hồi vận động lâu dài ở chuột bị cạn kiệt Dopamine

Hiểu cách các mạch thần kinh điều khiển chuyển động ở người và cách đào tạo lại các mạch đó sau khi bị thương hoặc hư hỏng là trọng tâm cốt lõi của phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Gittis. Nghiên cứu mới của cô khám phá những cách khai thác tính linh hoạt của não để giúp cải thiện tác động của sự suy giảm dopamine – một đặc điểm chính của Bệnh Parkinson – và cải thiện chức năng vận động trong thời gian dài hơn bằng cách sử dụng các xung điện.

Kích thích não sâu, trong đó dây được cấy vào não cung cấp điện tích liên tục, không đặc hiệu, đã được phê duyệt và sử dụng để giúp giảm các triệu chứng của Bệnh Parkinson trong một thời gian. Tuy nhiên, nó chỉ giải quyết các triệu chứng xuất hiện lại ngay lập tức khi tắt sạc. Phòng thí nghiệm của Gittis nhằm mục đích tìm ra chính xác những con đường thần kinh nào cần thiết để phục hồi vận động, làm thế nào các xung điện có thể được “điều chỉnh” để chỉ ảnh hưởng đến các nhóm dân số này và cách các nhóm dân số này có thể được kích thích để tự sửa chữa về cơ bản, giúp giảm các triệu chứng lâu dài hơn, thậm chí mà không có sự kích thích liên tục.

Công việc sơ bộ cho thấy nhiều hứa hẹn: Làm việc với mô hình chuột bị suy giảm dopamine, Gittis và nhóm của cô đã xác định được các nhóm tế bào thần kinh cụ thể trong thân não cần thiết để giảm các triệu chứng. Thật thú vị, khi được kích thích bằng một xung điện được điều chỉnh cẩn thận (chứ không phải dòng điện liên tục), hoạt động của tế bào sẽ thay đổi theo cách dẫn đến khả năng di chuyển được cải thiện trong nhiều giờ mà không cần kích thích thêm. Nghiên cứu của cô nhằm mục đích xác định xem liệu những thay đổi hoạt động này có thể được thực hiện lâu dài hơn để bắt đầu chữa lành và nối lại các mạch thần kinh hay không.

Thanh Hoàng, TS., Trợ lý Giáo sư, Khoa Nhãn khoa, Khoa Sinh học Tế bào và Phát triển, Viện Khoa học Thần kinh Michigan, Đại học Michigan, Ann Arbor, MI

Lập trình lại in vivo các tế bào hình sao thành tế bào thần kinh để điều trị bệnh Parkinson

Các tế bào thần kinh của hệ thần kinh trung ương (CNS) rất quan trọng trong việc điều phối các chức năng của cơ thể, tuy nhiên chúng rất dễ bị tổn thương. Khi bị hư hỏng, các tác động có thể không thể khắc phục được do tế bào thần kinh không tự sửa chữa hoặc thay thế một cách tự nhiên. Trong bệnh Parkinson, các tế bào thần kinh dopaminergic đã mất chức năng, làm cạn kiệt chất dopamine trong não. Các phương pháp điều trị hiện tại tập trung vào việc làm giảm các triệu chứng như cải thiện khả năng kiểm soát vận động. Tiến sĩ Hoàng đang thực hiện một cách tiếp cận khác trong nghiên cứu của mình: Tìm cách lập trình lại các tế bào thần kinh đệm nội sinh trong não thành các tế bào thần kinh mới, phục hồi chức năng cho não.

Phòng thí nghiệm của Hoàng đã chứng minh khái niệm này bằng cách sử dụng tế bào thần kinh võng mạc. Sử dụng mô hình chuột, Hoàng đã xác định được các gen trong tế bào thần kinh đệm ở võng mạc đóng vai trò ức chế, ngăn cản tế bào chuyển hóa thành tế bào thần kinh. Sự mất chức năng đồng thời của bốn gen đó đã dẫn đến sự chuyển đổi gần như hoàn toàn của các tế bào thần kinh đệm đó thành tế bào thần kinh võng mạc. Nghiên cứu của ông nhằm mục đích xác định liệu nguyên tắc tương tự có thể được áp dụng cho tế bào hình sao, loại tế bào thần kinh đệm phổ biến nhất trong hệ thần kinh trung ương, gần giống với tế bào thần kinh đệm võng mạc trong nghiên cứu trước đây trong phòng thí nghiệm của ông hay không.

Trong nghiên cứu mới của mình, Hoàng hướng tới mục tiêu hướng tới ứng dụng trị liệu. Anh ấy đang nỗ lực hoàn thiện một quy trình in vivo nhằm ức chế các chất ức chế trong tế bào hình sao thông qua vectơ virus liên quan đến adeno (AAV). Nghiên cứu của ông trước tiên sẽ xác định các loại tế bào thần kinh là kết quả của quá trình - nhiều loại dường như là kết quả - và sau đó tìm cách xác định những yếu tố nào cần thiết để thúc đẩy sự phát triển và trưởng thành của các tế bào thần kinh dopaminergic một cách cụ thể. Công trình này hứa hẹn sẽ thúc đẩy khoa học về tái lập trình tế bào, có ý nghĩa đối với nhiều chứng rối loạn thần kinh ngoài bệnh Parkinson.

Jason Shepherd, Tiến sĩ, Giáo sư, Trường Y khoa Spencer Fox Eccles, Đại học Utah, Thành phố Salt Lake, UT

Sự lây truyền Tau qua tế bào giống như virus trong bệnh Alzheimer

Nhiều năm nghiên cứu đã mở rộng đáng kể sự hiểu biết của chúng ta về Bệnh Alzheimer, được đánh dấu bằng sự suy giảm nhận thức, nhưng vẫn còn nhiều điều cần tìm hiểu về nguyên nhân của nó và cách thức bệnh lý lây lan trong não. Tiến sĩ Shepherd và phòng thí nghiệm của ông đang tập trung vào vai trò của tau, một loại protein có trong tế bào não có thể bị rối loạn và rối loạn theo tuổi tác. Có mối tương quan chặt chẽ giữa lượng tau gấp sai và sự suy giảm nhận thức ở bệnh Alzheimer. Để bảo vệ tế bào, tau gấp sai cần phải được đào thải trước khi nó tích tụ đến mức độc hại và gây chết tế bào. Tuy nhiên, tau được gấp sai được giải phóng khỏi tế bào có thể lây lan bệnh lý tau sang các tế bào khác và khắp não.

Chính xác làm thế nào tau được giải phóng khỏi tế bào vẫn chưa rõ ràng, nhưng điều này có thể xảy ra dưới dạng protein “trần trụi” hoặc được đóng gói trong các túi ngoại bào được bọc màng (EV). Nhóm của Shepherd đang khám phá khả năng thứ hai này sau một phát hiện mới của phòng thí nghiệm: Arc đó, một gen thần kinh quan trọng cho sự dẻo dai của khớp thần kinh và củng cố trí nhớ, có thể đã tiến hóa từ một yếu tố giống retrovirus cổ đại và vẫn giữ được khả năng hình thành EV bằng cách tạo ra virus- giống như các viên nang đóng gói vật chất và gửi nó đến các tế bào lân cận. Arc liên kết với Tau, vì vậy Arc EV cũng có thể làm lây lan Tau không được gấp nếp, góp phần vào sự tiến triển của Bệnh Alzheimer.

Trong nghiên cứu mới của mình, Shepherd và nhóm của ông nhằm mục đích tìm hiểu cơ chế phân tử giải phóng tau trong EV, vai trò của Arc trong bệnh lý tau và cách các cơ chế phụ thuộc vào Arc góp phần vào sự lây lan của tau. Việc hiểu rõ các cơ chế này cuối cùng có thể dẫn đến các liệu pháp làm giảm sự lây lan của tau gấp sai, thay đổi diễn biến bệnh lý của Bệnh Alzheimer.