El McKnight Endowment Fund for Neuroscience ha seleccionado cuatro proyectos para recibir los Premios de Neurobiología de los Trastornos Cerebrales 2023. Los premios ascenderán a $1,2 millones para la investigación sobre la biología de las enfermedades cerebrales, y cada proyecto recibirá $100.000 por año en cada uno de los próximos tres años para un total de $300.000 financiados por proyecto.
Los premios Neurobiology of Brain Disorders (NBD) apoyan investigaciones innovadoras realizadas por científicos estadounidenses que estudian los mecanismos biológicos de los trastornos neurológicos y psiquiátricos. Los premios fomentan aplicaciones colaborativas e interdisciplinarias que podrían conducir a descubrimientos de laboratorio sobre el cerebro y el sistema nervioso y, por tanto, a diagnósticos y terapias para mejorar la salud humana.
Un área adicional de interés es la contribución del medio ambiente a los trastornos cerebrales. El estrés ambiental en los primeros años de vida es un poderoso factor de disposición para trastornos neurológicos y psiquiátricos posteriores. Los estudios muestran que las comunidades de color corren un mayor riesgo de sufrir estos factores estresantes, que van desde ambientales (por ejemplo, clima, nutrición, exposición a productos químicos, contaminación) hasta sociales (por ejemplo, familia, educación, vivienda, pobreza). Desde una perspectiva clínica, comprender cómo los factores ambientales contribuyen a las enfermedades cerebrales es esencial para desarrollar terapias eficaces.
"El grupo de premiados de McKnight Neurobiology of Brain Disorders de este año está a la vanguardia de la investigación del cerebro y ya ha realizado algunos descubrimientos sorprendentes", dijo Ming Guo, MD, Ph.D., presidente del comité de premios y profesor de Neurología y Farmacología en Facultad de Medicina David Geffen de UCLA. "El trabajo que están realizando tiene el potencial de conducir a tratamientos para la ELA, la epilepsia, la obesidad y el cáncer cerebral, enfermedades devastadoras que afectan a millones de personas en todo el mundo".
Los premios están inspirados en los intereses de William L. McKnight, quien fundó la Fundación McKnight en 1953 y quería apoyar la investigación sobre enfermedades cerebrales. Su hija, Virginia McKnight Binger, y la junta directiva de la Fundación McKnight establecieron el programa de neurociencia McKnight en su honor en 1977.
Cada año se otorgan múltiples premios. Los cuatro premiados de este año son:
Profesor asistente de neurociencia, Facultad de Medicina de la Universidad de Yale, New Haven, CT
Mecanismo y funciones de autoexonización de expansión repetida en C9orf72 ALS/FTD
Profesor asistente de Neurología, Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, Palo Alto, CA
Sinapsis de neurona a OPC en mielinización adaptativa y desadaptativa
Profesor asociado, División de Ciencias Básicas, Fred Hutchinson Cancer Center, Seattle, WA
Señalización mitocondrial adipocito-cerebro y su impacto en la función cerebral
Profesor asistente de Neurología, Brigham and Women's Hospital y Harvard Medical School, Boston, MA
La neurobiología del glioma: comprensión de los circuitos neuronales malignos que instruyen el crecimiento del tumor
Con 164 cartas de intención recibidas este año, los premios son altamente competitivos. Un comité de científicos distinguidos revisa las cartas e invita a unos pocos investigadores seleccionados a presentar propuestas completas. Además del Dr. Guo, el comité incluye a Sue Ackerman, Ph.D., Universidad de California, San Diego; Susanne Ahmari, MD, Ph.D., Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh; Andre´ Fenton, Ph.D., Universidad de Nueva York; Tom Lloyd, MD, Ph.D., Facultad de Medicina Johns Hopkins; y Harry Orr, Ph.D., Universidad de MN.
La fecha límite para las Cartas de Intención para el premios 2024 es el 1 de noviembre de 2023.
Acerca de The McKnight Endowment Fund for Neuroscience
El McKnight Endowment Fund for Neuroscience es una organización independiente financiada exclusivamente por la Fundación McKnight de Minneapolis, Minnesota y dirigida por una junta de neurocientíficos destacados de todo el país. La Fundación McKnight ha apoyado la investigación en neurociencia desde 1977. La Fundación estableció el Fondo de Dotación en 1986 para llevar a cabo una de las intenciones del fundador William L. McKnight (1887–1978), uno de los primeros líderes de la Compañía 3M.
Además de los Premios de Neurobiología de los Trastornos Cerebrales, el Fondo de Dotación también proporciona financiación para premios anuales a través de los Premios McKnight Scholar, apoyando a los neurocientíficos en las primeras etapas de sus carreras de investigación.
Premios de neurobiología de los trastornos cerebrales
Junjie Guo, Ph.D.., Profesor asistente de Neurociencia, Facultad de Medicina de la Universidad de Yale, New Haven, CT
Mecanismo y funciones de autoexonización de expansión repetida en C9orf72 ALS/FTD
Por muy complejo que sea el proceso de replicación del ADN, a veces ocurren errores. Algunas enfermedades neurológicas están relacionadas con un tipo particular de error llamado expansión de repetición de nucleótidos (NRE), en el que un segmento corto de ADN se repite una y otra vez en cientos o más copias. El lugar en el que ocurren estas repeticiones en el genoma es importante: durante un paso crítico en la expresión génica llamado empalme de ARN, solo ciertas partes (exones) del ARN transcrito a partir del ADN se unen para convertirse en el ARN mensajero final, mientras que las secuencias de ARN restantes (intrones) entre exones se descompondrá.
Sin embargo, en algunos casos, los intrones con NRE no se descomponen, pero logran instruir la producción de una variedad de proteínas repetidas que son dañinas para las células nerviosas. Un ejemplo bien conocido es un intrón NRE dentro de un gen llamado C9orf72, que es la causa genética más común de esclerosis lateral amiotrófica (ELA o enfermedad de Lou Gehrig) y demencia frontotemporal (DFT). En su investigación, el Dr. Guo espera descubrir cómo este intrón NRE interrumpe el empalme del ARN y provoca la producción de proteínas repetidas tóxicas.
Guo y su equipo probarán primero una variedad de mutaciones NRE para ver cuáles son capaces de cambiar el patrón de empalme para que el intrón pueda escapar de la degradación. Su segundo objetivo probará la hipótesis de que estos cambios en el patrón de empalme son críticos para que el ARN NRE C9orf72 aumente su exportación desde el núcleo celular al citoplasma e instruya la producción de proteínas repetidas tóxicas. Finalmente, su investigación explorará la posibilidad de que las diferencias entre las formas en que cada célula empalma sus ARN puedan explicar por qué ciertos tipos de células nerviosas, como las neuronas motoras, son más vulnerables en la ELA.
Julieta K. Knowles, MD, PhD, Profesor asistente de Neurología, Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, Palo Alto, CA
Sinapsis de neurona a OPC en mielinización adaptativa y desadaptativa
En su papel como pediatra especializada en epilepsia, la Dra. Knowles ve de primera mano cómo se experimenta este trastorno neurológico (en realidad, un conjunto de varias enfermedades relacionadas pero distintas) y cómo progresa. Como neurocientífica, tiene la oportunidad de ayudar a descubrir cómo y por qué. Knowles y su equipo están centrando su investigación en el papel de la actividad neuronal en la mielinización en pacientes con epilepsia generalizada, una forma común de la enfermedad que se caracteriza por la presencia de convulsiones y crisis de ausencia.
La mielinización es el proceso mediante el cual los axones (proyecciones) de las neuronas quedan recubiertos de mielina, lo que mejora la velocidad de transmisión de las señales de los axones y hace que las redes neuronales sean más eficientes. El proceso involucra células progenitoras de oligodendrocitos (OPC) que pueden convertirse en oligodendrocitos, células que producen mielina. En investigaciones anteriores, Knowles descubrió que la actividad neuronal de las crisis de ausencia promueve la mielinización del circuito de las convulsiones, haciéndolo más eficiente. Esto parece conducir a un aumento en la frecuencia y gravedad de las crisis de ausencia; cuando Knowles y su equipo bloquearon la respuesta de las OPC a la actividad neuronal, no se produjo la mielinización inducida por las convulsiones y las convulsiones no progresaron.
La nueva investigación de Knowles ahora explorará cómo sucede esto e identificará posibles enfoques para terapias futuras. Un objetivo será documentar las sinapsis entre neuronas y OPC en modelos de ratones sanos y epilépticos. Un segundo objetivo comparará la actividad sináptica entre neuronas y OPC y la expresión de genes sinápticos en ratones sanos o epilépticos, centrándose específicamente en cómo la mielinización promovida por una convulsión difiere de la promovida por el aprendizaje. Un tercer objetivo explorará cómo la alteración de los receptores postsinápticos de los oligodendrocitos afecta la progresión de la epilepsia, no sólo en términos de convulsiones, sino también de síntomas relacionados, como alteraciones del sueño y deterioro cognitivo, los cuales son comunes en personas afectadas por epilepsia.
Akhila Rajan, Doctor., Profesor asociado, División de Ciencias Básicas, Fred Hutchinson Cancer Center, Seattle, WA
Señalización mitocondrial adipocito-cerebro y su impacto en la función cerebral
La comunicación entre los órganos y el cerebro es fundamental para la supervivencia y la salud de un animal. Las señales le indican al cerebro cuándo el cuerpo necesita más energía, tiene hambre o necesita dormir, moverse o realizar muchas otras tareas. Pero investigaciones recientes han revelado que la comunicación puede incluir más que hormonas: también se pueden transmitir paquetes de material a las células cerebrales. La investigación del Dr. Rajan se centra en el fenómeno de las células grasas (adipocitos) que envían fragmentos de mitocondrias (los orgánulos dentro de las células que generan energía, entre otras funciones) al cerebro, y cómo eso afecta la función cerebral.
Investigaciones anteriores han descubierto que cuando estos fragmentos mitocondriales llegan al cerebro, hacen que el modelo de mosca con el que trabaja Rajan tenga más hambre, específicamente de alimentos ricos en azúcar, promoviendo un ciclo de obesidad y un mayor envío de material. Existe una correlación conocida entre la obesidad y una variedad de trastornos neurológicos, incluidos los trastornos del sueño y el deterioro cognitivo, y esta nueva investigación espera arrojar luz sobre estos vínculos y potencialmente identificar objetivos para futuras terapias.
Trabajando con el modelo de mosca, Rajan y su equipo pretenden identificar cómo exactamente estos fragmentos de mitocondrias acceden a las neuronas del cerebro sin degradarse; ¿Qué sucede cuando estos fragmentos de mitocondrias de células grasas se integran con las mitocondrias neuronales, específicamente cómo altera el comportamiento de un animal en términos de sueño y alimentación? y qué efecto tiene este proceso en la salud neuronal en general. La investigación aprovechará manipulaciones genéticas muy precisas en las que sobresale el laboratorio de Rajan, involucrará conocimientos interdisciplinarios proporcionados por los miembros del equipo del laboratorio y utilizará cámaras de fisiología avanzada de insectos que permitirán al equipo documentar la alimentación y los cambios de comportamiento a un nivel no disponible para las generaciones anteriores. de investigadores.
Humsa Venkatesh, Doctor., Profesor asistente de Neurología, Brigham and Women's Hospital y Harvard Medical School, Boston, MA
La neurobiología del glioma: comprensión de los circuitos neuronales malignos que instruyen el crecimiento del tumor
Los cánceres, incluidos los tumores cerebrales, se han estudiado tradicionalmente a nivel celular o molecular. Los investigadores están abordando preguntas como qué subpoblación de células está involucrada, cómo mutan y qué podemos hacer con esas células malignas para que dejen de replicarse. El Dr. Venkatesh está interesado en observar cómo el sistema nervioso también participa en la progresión del cáncer y ya ha descubierto que las neuronas forman conexiones sinápticas con las células cancerosas.
Venkatesh y su laboratorio están estudiando tumores cerebrales primarios y secundarios, pero tienen evidencia de que estos hallazgos se aplican a cánceres en otras partes del cuerpo. La idea de que los tumores interactúan con las neuronas, y no simplemente matan los nervios como se pensaba, ha abierto muchas posibilidades. Estos crecimientos malignos reciben señales del sistema nervioso destinadas a transmitir información a otras células y, en cambio, las reinterpretan para indicarle al cáncer que crezca. Ahora los investigadores pueden explorar cómo aprovechar el sistema nervioso para ayudar a tratar o controlar esta enfermedad maligna. En un avance interesante, el trabajo previo de Venkatesh en este espacio ya ha dado lugar a ensayos clínicos que reutilizan medicamentos existentes dirigidos al sistema nervioso y los aplican al tratamiento del cáncer.
Esta nueva investigación va aún más allá en la comprensión de los mecanismos que rigen la progresión del glioma impulsada por la actividad del circuito neuronal. Utilizando tecnologías neurocientíficas avanzadas y líneas celulares derivadas de pacientes, Venkatesh podrá modular y estudiar las redes neuronales malignas, que abarcan tanto neuronas como células tumorales, que influyen en el crecimiento del cáncer. Comprender este mecanismo dependiente de la actividad y cómo abordarlo sin alterar la función neuronal saludable podría abrir nuevos campos de investigación del cáncer y nuevas oportunidades terapéuticas.
