Ngày 13 tháng 12 năm 2021
Quỹ McKnight Endowment Fund cho Khoa học Thần kinh đã chọn bốn dự án để nhận Giải thưởng Sinh học Thần kinh về Rối loạn Não năm 2022. Tổng giải thưởng sẽ là $1,2 triệu trong ba năm dành cho nghiên cứu về sinh học của các bệnh não, với mỗi dự án nhận được $300.000 từ năm 2022 đến năm 2025.
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.
Ming Guo, MD, Ph.D., chủ tịch ủy ban giải thưởng của Neurobiology of Brain Disorders, Giáo sư Thần kinh học cho biết: “Thật thú vị khi có cơ hội lựa chọn một số nhà khoa học thần kinh hàng đầu của quốc gia và hỗ trợ nghiên cứu tiên phong của họ. & Dược học tại UCLA David Geffen School of Medicine và Giám đốc Trung tâm Lão hóa tại UCLA. “Những người được trao giải năm nay đang tiến hành nghiên cứu về bệnh tật và các tình trạng ảnh hưởng đến hàng triệu bệnh nhân. Công việc của họ tập trung vào các vấn đề về hô hấp và mạch não, chứng nghiện ma túy, tương tác giữa ruột và não dẫn đến chứng chán ăn, hành vi ăn uống khoái lạc và bệnh béo phì. Bằng cách hiểu được sinh học thần kinh của các căn bệnh, chúng tôi mở ra cánh cửa cho những phương pháp mới để ngăn ngừa và điều trị những chứng rối loạn não này ”.
Giải thưởng được lấy cảm hứng từ sở thích 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 ban giám đốc McKnight Foundation 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 người được trao giải năm nay là:
- Lisa Beutler, MD, Ph.D., Trợ lý Giáo sư Y khoa về Nội tiết, Trường Y Feinberg, Đại học Northwestern, Chicago, IL
Mổ xẻ động lực học của não-ruột gây ra chứng chán ăn: Tiến sĩ Beutler tìm cách ghi lại các mạch thần kinh não-ruột bị ảnh hưởng trong chứng chán ăn do viêm, xác định nguyên nhân gây ra sự gián đoạn của các mạch đó và khám phá các chất nền thần kinh có thể giúp khắc phục tình trạng này. - Jeremy Day, Ph.D., Phó Giáo sư, Khoa Sinh học Thần kinh, Trường Y Heersink, Đại học Alabama - Birmingham; và Ian Maze, Ph.D., Giáo sư - Khoa Khoa học Thần kinh và Dược lý, Giám đốc - Trung tâm Kỹ thuật Biểu tượng Thần kinh, Trường Y Icahn tại Mount Sinai, Thành phố New York
Tận dụng các biểu thể tế bào đơn để thao túng mục tiêu các quần thể được kích hoạt bằng thuốc: Tiến sĩ. Day and Maze đang nghiên cứu nền tảng biểu sinh của chứng nghiện, xác định các nhóm thần kinh đã bị chiếm đoạt do tiếp xúc với ma túy, từ đó loại bỏ các cá nhân tái nghiện. - Stephan Lammel, Tiến sĩ, Phó Giáo sư Sinh học Thần kinh, Đại học California - Berkeley
Neurotensin điều chỉnh trung gian của hành vi ăn uống khoái lạc và béo phì: Công trình của Tiến sĩ Lammel tập trung vào các quá trình thần kinh và các vùng não liên quan đến hành vi cho ăn quá mức khi có thực phẩm giàu calo và quy định của nó. - Lindsay Schwarz, Tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư về Sinh học Thần kinh Phát triển, Bệnh viện Nghiên cứu Trẻ em St. Jude, Memphis, TN
Xác định các mạch não kết nối giữa hô hấp và trạng thái nhận thức: Tiến sĩ Schwarz nhằm mục đích xác định các tế bào thần kinh liên quan đến hô hấp được kích hoạt có chọn lọc bởi các dấu hiệu sinh lý và nhận thức, đồng thời lập bản đồ các vùng não mà chúng kết nối với.
Với 106 lá thư ý định nhận được trong năm nay, các giải thưởng có tính cạnh tranh cao. Một ủy ban gồm các nhà khoa học xuất sắc 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 bao gồm Sue Ackerman, Tiến sĩ, Đại học California, San Diego; Susanne Ahmari, MD, Ph.D., University of Pittsburgh School of Medicine; Robert Edwards, MD, Đại học California, San Francisco; Andre´ Fenton, Tiến sĩ, Đại học New York; Tom Lloyd, MD, Ph.D., Johns Hopkins Medical School; và Harry Orr, Ph.D., University of MN.
Cập nhật giải thưởng 2023: Lịch trình gửi và lựa chọn cho Giải thưởng Sinh học Thần kinh về Rối loạn Não đang thay đổi. Hạn chót cho Letters of Intent cho giải thưởng năm 2023 sẽ được công bố vào giữa năm 2022.
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.
Quỹ Endowment Fund thực hiện ba loại giải thưởng mỗi năm. Ngoài Giải thưởng Neurobiology of Brain Disorders, chúng còn là Giải thưởng McKnight Technological Innovations in Neuroscience, cung cấp tiền hạt giống để phát triển các phát minh kỹ thuật nhằm thúc đẩy nghiên cứu não bộ; và Giải thưởng Học giả McKnight, hỗ trợ các nhà khoa học thần kinh trong giai đoạn đầu của sự nghiệp nghiên cứu của họ.
Bios
Lisa Beutler, MD, Ph.D., Trợ lý Giáo sư Y khoa về Nội tiết, Trường Y Feinberg, Đại học Northwestern, Chicago, IL
Khám phá động lực học đường ruột-não cơ bản gây ra chứng biếng ăn
Cho ăn là cốt lõi của sự tồn tại của động vật, vì vậy không có gì ngạc nhiên khi ruột và não liên lạc liên tục để điều phối lượng thức ăn phù hợp và trọng lượng cơ thể ổn định. Tuy nhiên, khi bị viêm, hệ thống này có thể bị phá vỡ. Một trong những dấu hiệu nhận biết của chứng biếng ăn liên quan đến viêm (không nên nhầm lẫn với chứng chán ăn tâm thần) là giảm cảm giác thèm ăn, có thể nghiêm trọng đến mức gây suy dinh dưỡng. Các liệu pháp hiện tại - bao gồm dinh dưỡng được cung cấp qua đường IV và ống nuôi dưỡng qua đường ruột - có thể làm giảm chất lượng cuộc sống và gây ra những hậu quả nghiêm trọng.
Tiến sĩ Beutler hướng tới việc sử dụng các kỹ thuật quan sát và thao tác thần kinh tiên tiến để mổ xẻ các cơ chế cơ bản liên quan đến chứng chán ăn do viêm. Nhóm của Beutler sẽ sử dụng hình ảnh canxi để tiết lộ tác động của từng cytokine (tín hiệu được giải phóng trong quá trình viêm) đối với các nhóm tế bào thần kinh liên quan đến thức ăn cụ thể. Nhóm của cô ấy cũng sẽ sử dụng các công cụ di truyền tiên tiến để cố gắng ghi đè các tín hiệu 'không ăn' không phù hợp do viêm nhiễm nghiêm trọng. Cuối cùng, cô ấy sẽ nghiên cứu cách các mô hình cụ thể của bệnh viêm thay đổi phản ứng thần kinh đối với lượng chất dinh dưỡng.
Nghiên cứu của Beutler sẽ là nghiên cứu đầu tiên nghiên cứu các quá trình cụ thể ở mức độ chi tiết này trong một cơ thể sống. Bằng cách xác định các mục tiêu thần kinh chính xác của quá trình giải phóng cytokine, và giải mã cách điều này điều chỉnh sự thèm ăn, Beutler hy vọng sẽ xác định được các mục tiêu điều trị đối với tình trạng suy dinh dưỡng liên quan đến các bệnh viêm nhiễm. Hơn nữa, phòng thí nghiệm của cô ấy nhằm mục đích tạo ra một lộ trình của tín hiệu miễn dịch ruột-não-có thể có ý nghĩa chính không chỉ trong việc điều trị chứng biếng ăn do viêm mà còn cho nghiên cứu chuyển hóa và nuôi dưỡng trong tương lai.
Jeremy Day, Ph.D., Phó Giáo sư, Khoa Sinh học Thần kinh, Trường Y Heersink, Đại học Alabama - Birmingham; và Ian Maze, Ph.D., Giáo sư - Khoa Khoa học Thần kinh và Dược lý, Giám đốc - Trung tâm Kỹ thuật Biểu tượng Thần kinh, Trường Y Icahn tại Mount Sinai, Thành phố New York
Tận dụng các biểu thể tế bào đơn để thao túng có mục tiêu các quần thể được kích hoạt bằng thuốc
Nghiện ma tuý là một vấn đề nghiêm trọng đối với cá nhân và toàn xã hội. Mặc dù đã có những nghiên cứu đáng kể về việc hiểu và điều trị chứng nghiện, nhưng 60% trong số những người được điều trị sẽ bị tái nghiện. Trên thực tế, sự thèm muốn ma túy thực sự có thể tăng lên theo thời gian, tiềm ẩn trong những người đã nghiện ngay cả khi không tiếp tục tiếp xúc với ma túy. Tiến sĩ Day và Tiến sĩ Maze nhằm mục đích nghiên cứu chứng nghiện ở một cấp độ mới - đi sâu vào các tác động biểu sinh của việc sử dụng ma túy đối với các tế bào cụ thể ở cấp độ tế bào đơn lẻ, và làm thế nào chúng có thể khiến một đối tượng tái nghiện.
Nghiên cứu sơ bộ đã chỉ ra rằng việc tiếp xúc với thuốc theo thời gian sẽ làm thay đổi cách biểu hiện của các gen. Về bản chất, ma túy có thể chiếm đoạt các yếu tố điều hòa di truyền được gọi là “chất tăng cường”, khi được kích hoạt sẽ gây ra một số gen nhất định được biểu hiện trong tế bào não thúc đẩy đối tượng tìm kiếm các loại thuốc này. Day and Maze đã thiết kế một dự án để xác định các chất tăng cường này theo kiểu tế bào cụ thể được kích hoạt (hoặc không được chuyển hóa) bởi cocaine - một chất kích thích đã được nghiên cứu và hiểu rõ - sau đó tạo và chèn các vectơ virus vào các tế bào chỉ hoạt động trong sự hiện diện của chất tăng cường không được biên dịch đó. Sử dụng chiến lược này, vectơ virus sẽ chỉ biểu hiện hàng hóa của nó trong các quần thể tế bào bị ảnh hưởng bởi cocaine và cho phép các nhà nghiên cứu kích hoạt hoặc vô hiệu hóa tế bào bị ảnh hưởng về mặt quang học hoặc hóa trị.
Với điều này, Day and Maze sẽ xáo trộn các nhóm để điều tra tác động của họ đối với hành vi tìm kiếm ma túy trong một mô hình gặm nhấm tự quản lý cocaine vô độ. Công trình của họ dựa trên những tiến bộ gần đây trong khả năng nhắm mục tiêu các tế bào riêng lẻ và các nhóm tế bào nhỏ, thay vì toàn bộ quần thể tế bào hoặc loại tế bào như đã là trọng tâm của nghiên cứu trước đó. Bây giờ có thể tập trung vào vai trò của các tế bào cụ thể, hy vọng là các phương pháp điều trị tốt hơn có thể được phát triển để giải quyết các gốc rễ di truyền của chứng nghiện và tái nghiện, và không có tác dụng phụ tiêu cực của việc thao túng các quần thể tế bào não lớn hơn, ít mục tiêu hơn.
Stephan Lammel, Tiến sĩ, Phó Giáo sư Sinh học Thần kinh, Đại học California - Berkeley
Neurotensin điều chỉnh trung gian của hành vi ăn uống khoái lạc và béo phì
Bộ não bị ám ảnh bởi việc tìm kiếm và tiêu thụ thức ăn. Khi tìm thấy thực phẩm giàu calo - hiếm trong tự nhiên - động vật sẽ tiêu thụ nhanh theo bản năng. Đối với những người sẵn sàng tiếp cận với thực phẩm giàu calo, bản năng đôi khi dẫn đến ăn quá nhiều, béo phì và các vấn đề sức khỏe liên quan. Nhưng nghiên cứu cũng chỉ ra rằng trong một số trường hợp, xu hướng ăn thức ăn có hàm lượng calo cao có thể giảm đi khi thức ăn đó luôn có sẵn. Tiến sĩ Lammel tìm cách xác định các quá trình thần kinh và các vùng não liên quan đến hành vi cho ăn như vậy và quy định của nó.
Các nghiên cứu trong nhiều năm đã liên kết việc cho ăn với vùng dưới đồi, một phần cổ và sâu của não. Tuy nhiên, bằng chứng cũng chỉ ra vai trò của các trung tâm khen thưởng và khoái cảm của não bộ. Nghiên cứu sơ bộ của Lammel đã phát hiện ra rằng các liên kết từ vùng nhân bên (NAcLat) đến khu vực đuôi bụng (VTA) là trung tâm của việc cho ăn theo chủ nghĩa khoái lạc - kích hoạt liên kết quang di truyền dẫn đến việc tăng cường ăn các loại thực phẩm giàu calo, nhưng không phải thức ăn thông thường. Một nghiên cứu khác đã xác định amino acid neurotensin (NTS) đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa hoạt động ăn uống, bên cạnh các vai trò khác.
Nghiên cứu của Lammel tìm cách vạch ra mạch và vai trò của các bộ phận khác nhau của não dẫn động vật ăn theo kiểu khoái lạc cũng như vai trò của NTS, được thể hiện trong NAcLat. Các đối tượng được trình bày với chế độ ăn bình thường hoặc chế độ ăn thạch giàu calo, và hoạt động trên con đường NAcLat-to-VTA được ghi lại và lập bản đồ cho các hành vi cho ăn. Anh ấy cũng sẽ theo dõi những thay đổi theo thời gian khi tiếp xúc lâu với thực phẩm theo chủ nghĩa khoái lạc. Nghiên cứu sâu hơn sẽ xem xét những thay đổi về sự hiện diện của NTS trong tế bào và sự hiện diện của nó với số lượng khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến chức năng tế bào. Bằng cách hiểu các con đường và cơ học phân tử liên quan đến việc cho ăn và béo phì, công trình này có thể đóng góp vào những nỗ lực trong tương lai giúp kiểm soát bệnh béo phì.
Lindsay Schwarz, Tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư về Sinh học Thần kinh Phát triển, Bệnh viện Nghiên cứu Trẻ em St. Jude, Memphis, TN
Xác định các mạch não kết nối giữa hô hấp và trạng thái nhận thức
Hít thở là tự động ở động vật, nhưng không giống như các chức năng thiết yếu có thể so sánh được khác - nhịp tim, tiêu hóa, v.v. - động vật có thể kiểm soát hơi thở một cách có ý thức. Hít thở cũng gắn liền với trạng thái cảm xúc và tinh thần theo hai chiều: tác nhân kích thích cảm xúc có thể gây ra thay đổi trong nhịp thở, nhưng thay đổi nhịp thở một cách có ý thức cũng đã được chứng minh là ảnh hưởng đến trạng thái của tâm trí. Trong nghiên cứu của mình, Tiến sĩ Schwarz nhằm mục đích xác định các tế bào thần kinh liên quan đến hô hấp nào được kích hoạt một cách có chọn lọc bởi các dấu hiệu sinh lý và nhận thức, đồng thời lập bản đồ các vùng não mà chúng kết nối với. Nghiên cứu này có thể hữu ích trong việc nghiên cứu nhiều loại rối loạn thần kinh khác nhau khi hô hấp bị ảnh hưởng, chẳng hạn như hội chứng đột tử ở trẻ sơ sinh (SIDS), ngưng thở khi ngủ trung ương và rối loạn lo âu.
Schwarz nhằm mục đích tận dụng những tiến bộ trong việc gắn thẻ thần kinh để nghiên cứu những tế bào thần kinh này, nằm sâu trong thân não, theo truyền thống rất khó để cô lập và ghi lại in vivo. Nhưng với việc gắn thẻ hoạt động, Schwarz có thể xác định các tế bào thần kinh được kích hoạt trong quá trình hô hấp bẩm sinh so với hoạt động hô hấp tích cực. Đối với trường hợp thứ hai, các đối tượng bị điều hòa bởi một kích thích căng thẳng khiến họ bị đông cứng và thay đổi nhịp thở. Sau đó, các nhà nghiên cứu có thể kiểm tra các tế bào thần kinh được gắn thẻ để xác định cái nào đang hoạt động trong các đối tượng được điều hòa và giải quyết xem liệu những tế bào thần kinh này có trùng lặp với các tế bào thần kinh hoạt động trong quá trình hô hấp bẩm sinh hay không.
Mục đích thứ hai là xác định danh tính phân tử của các tế bào thần kinh liên quan đến hô hấp được kích hoạt trong quá trình điều hòa để hiểu chính xác hơn tế bào nào là một phần của mạch thở. Cuối cùng, sau khi xác định được các tế bào thần kinh đó, Schwarz sẽ sử dụng các phương pháp tiếp cận vectơ vi-rút do các nhà nghiên cứu khác phát triển để xác định các phần của não mà các tế bào được kích hoạt đó kết nối với. Việc xác định mối liên hệ giữa các trạng thái của não và nhịp thở, sự chồng chéo của các mạch thở có ý thức và vô thức, cũng như mối liên hệ giữa hơi thở và một số bệnh nhất định có thể đặt nền tảng cho các liệu pháp tốt hơn cũng như hiểu biết đầy đủ hơn về cách thức hoạt động của các chức năng cơ bản nhất của chúng ta.
