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 2023. 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 Sinh học Thần kinh về Rối loạn Não (NBD) hỗ trợ nghiên cứu đổi mới của các nhà khoa học Hoa Kỳ đang nghiên cứu cơ chế sinh học của các rối loạn thần kinh và tâm thần. Giải thưởng khuyến khích các ứng dụng hợp tác và liên ngành có khả năng dẫn đến những khám phá trong phòng thí nghiệm về não và hệ thần kinh, từ đó chẩn đoán và điều trị để 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 ủy ban giải thưởng và Giáo sư về Thần kinh học & Dược lý tại cho biết: “Nhóm những người được trao giải Sinh học thần kinh về Rối loạn não của McKnight năm nay đang đi đầu trong nghiên cứu về não và đã thực hiện một số khám phá đáng kinh ngạc”. Trường Y khoa David Geffen của UCLA. “Công việc họ đang làm có tiềm năng dẫn đến các phương pháp điều trị bệnh ALS, động kinh, béo phì và ung thư não—những căn bệnh tàn khốc ảnh hưởng đến hàng triệu người trên toàn thế giới.”
Giải thưởng được lấy cảm hứng từ mối quan tâm của William L. McKnight, người sáng 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 người được trao giải năm nay là:
Trợ lý Giáo sư về Khoa học thần kinh, Trường Y thuộc Đại học Yale, New Haven, CT
Cơ chế và chức năng tự exonization mở rộng lặp lại trong C9orf72 ALS/FTD
Trợ lý Giáo sư Thần kinh học, Trường Y thuộc Đại học Stanford, Palo Alto, CA
Các khớp thần kinh từ nơ-ron đến OPC trong quá trình myel hóa thích nghi và kém thích nghi
Phó Giáo sư, Ban Khoa học Cơ bản, Trung tâm Ung thư Fred Hutchinson, Seattle, WA
Tín hiệu ty thể của tế bào mỡ-não và tác động của nó lên chức năng não
Trợ lý Giáo sư về Thần kinh học, Bệnh viện Brigham và Phụ nữ & Trường Y Harvard, Boston, MA
Sinh học thần kinh của u thần kinh đệm: Tìm hiểu các mạch thần kinh ác tính hướng dẫn sự phát triển của khối u
Với 164 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 Sue Ackerman, Tiến sĩ, Đại học California, San Diego; Susanne Ahmari, MD, Tiến sĩ, Trường Y thuộc Đại học Pittsburgh; Andre' Fenton, Tiến sĩ, Đại học New York; Tom Lloyd, MD, Tiến sĩ, Trường Y Johns Hopkins; và Harry Orr, Tiến sĩ, Đại học MN.
Thời hạn nộp Thư dự định cho giải thưởng năm 2024 là ngày 1 tháng 11 năm 2023.
Về Quỹ hỗ trợ thần kinh McKnight cho khoa học thần kinh
Quỹ hỗ trợ khoa học thần kinh McKnight 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
Junjie Guo, Tiến sĩ., Trợ lý Giáo sư về Khoa học thần kinh, Trường Y thuộc Đại học Yale, New Haven, CT
Cơ chế và chức năng tự exonization mở rộng lặp lại trong C9orf72 ALS/FTD
Quá trình sao chép DNA phức tạp đến mức đôi khi vẫn xảy ra lỗi. Một số bệnh thần kinh có liên quan đến một loại lỗi cụ thể gọi là mở rộng lặp lại nucleotide (NRE), trong đó một đoạn DNA ngắn được lặp đi lặp lại với hàng trăm bản sao trở lên. Nơi những sự lặp lại này xảy ra trong các vấn đề về bộ gen: trong một bước quan trọng trong biểu hiện gen gọi là ghép RNA, chỉ một số phần (exon) nhất định của RNA được phiên mã từ DNA được nối với nhau để trở thành RNA thông tin cuối cùng, trong khi các chuỗi RNA còn lại (intron) giữa các exon sẽ bị phá vỡ.
Tuy nhiên, trong một số trường hợp, các intron có NRE không bị phá vỡ mà có tác dụng hướng dẫn tạo ra nhiều loại protein lặp lại có hại cho tế bào thần kinh. Một ví dụ nổi tiếng là NRE intron trong gen có tên C9orf72, đây là nguyên nhân di truyền phổ biến nhất gây ra bệnh xơ cứng teo cơ một bên (ALS, hay bệnh Lou Gehrig) và chứng mất trí nhớ vùng trán (FTD). Trong nghiên cứu của mình, Tiến sĩ Guo hy vọng sẽ khám phá ra cách NRE intron này phá vỡ quá trình ghép nối RNA và gây ra việc sản xuất các protein lặp lại độc hại.
Guo và nhóm của ông trước tiên sẽ thử nghiệm nhiều loại đột biến NRE để xem đột biến nào có thể thay đổi kiểu nối để intron có thể thoát khỏi sự suy thoái. Mục đích thứ hai của họ sẽ kiểm tra giả thuyết rằng những thay đổi trong kiểu ghép nối này là rất quan trọng để C9orf72 NRE RNA tăng cường xuất khẩu nó từ nhân tế bào vào tế bào chất và hướng dẫn tạo ra các protein lặp lại độc hại. Cuối cùng, nghiên cứu của họ sẽ khám phá khả năng rằng sự khác biệt giữa cách mỗi tế bào tách RNA của nó có thể giải thích tại sao một số loại tế bào thần kinh như tế bào thần kinh vận động lại dễ bị tổn thương hơn trong ALS.
Juliet K. Knowles, MD, Tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư Thần kinh học, Trường Y thuộc Đại học Stanford, Palo Alto, CA
Các khớp thần kinh từ nơ-ron đến OPC trong quá trình myel hóa thích nghi và kém thích nghi
Trong vai trò là một bác sĩ lâm sàng nhi khoa chuyên về bệnh động kinh, bác sĩ Knowles tận mắt chứng kiến chứng rối loạn thần kinh này (thực ra là một tập hợp của một số bệnh có liên quan nhưng khác biệt) diễn ra như thế nào và nó tiến triển như thế nào. Là một nhà thần kinh học, cô có cơ hội giúp khám phá cách thức và lý do. Knowles và nhóm của cô đang tập trung nghiên cứu về vai trò của hoạt động thần kinh trong quá trình myelin hóa ở những bệnh nhân mắc bệnh động kinh toàn thể, một dạng bệnh phổ biến được đặc trưng bởi sự xuất hiện của các cơn động kinh và cơn vắng ý thức.
Quá trình myel hóa là quá trình các sợi trục (hình chiếu) của tế bào thần kinh được bọc trong myelin, giúp tăng cường tốc độ truyền tín hiệu sợi trục và làm cho mạng lưới thần kinh hoạt động hiệu quả hơn. Quá trình này liên quan đến các tế bào tiền thân oligodendrocyte (OPC) có thể phát triển thành oligodendrocytes, tế bào sản xuất myelin. Trong nghiên cứu trước đó, Knowles đã phát hiện ra rằng hoạt động thần kinh của các cơn động kinh vắng ý thức thúc đẩy quá trình myel hóa của mạch động kinh, khiến nó hoạt động hiệu quả hơn. Điều này dường như dẫn đến sự gia tăng tần suất và mức độ nghiêm trọng của cơn động kinh vắng mặt; khi Knowles và nhóm của cô ngăn chặn phản ứng của OPC đối với hoạt động thần kinh, quá trình myelin hóa do động kinh đã không xảy ra và các cơn động kinh không tiến triển.
Nghiên cứu mới của Knowles giờ đây sẽ khám phá điều này xảy ra như thế nào và xác định các phương pháp tiếp cận khả thi cho các liệu pháp trong tương lai. Một mục đích sẽ ghi lại tế bào thần kinh với các khớp thần kinh OPC ở cả mô hình chuột bị động kinh và chuột khỏe mạnh. Mục đích thứ hai sẽ so sánh hoạt động của khớp thần kinh với OPC và biểu hiện gen khớp thần kinh ở chuột khỏe mạnh hoặc chuột bị động kinh - đặc biệt tập trung vào việc quá trình myel hóa được thúc đẩy bởi một cơn động kinh khác với quá trình học tập được thúc đẩy như thế nào. Mục đích thứ ba sẽ tìm hiểu xem việc phá vỡ các thụ thể sau khớp thần kinh trên các tế bào ít nhánh ảnh hưởng như thế nào đến sự tiến triển của bệnh động kinh, không chỉ về mặt co giật mà còn các triệu chứng liên quan như gián đoạn giấc ngủ và suy giảm nhận thức, cả hai đều thường gặp ở những người bị ảnh hưởng bởi bệnh động kinh.
Akhila Rajan, Bằng tiến sĩ., Phó Giáo sư, Ban Khoa học Cơ bản, Trung tâm Ung thư Fred Hutchinson, Seattle, WA
Tín hiệu ty thể của tế bào mỡ-não và tác động của nó lên chức năng não
Sự giao tiếp giữa các cơ quan và não rất quan trọng đối với sự sống sót và sức khỏe của động vật. Tín hiệu cho não biết khi cơ thể cần thêm năng lượng, đói, cần ngủ, di chuyển hay thực hiện vô số nhiệm vụ khác. Nhưng nghiên cứu gần đây đã tiết lộ rằng giao tiếp có thể bao gồm nhiều thứ hơn là hormone – các gói vật liệu cũng có thể được truyền đến tế bào não. Nghiên cứu của Tiến sĩ Rajan tập trung vào hiện tượng tế bào mỡ (tế bào mỡ) gửi các mảnh ty thể – các bào quan trong tế bào tạo ra năng lượng, cùng với các vai trò khác – đến não và điều đó ảnh hưởng đến chức năng não như thế nào.
Nghiên cứu trước đây đã phát hiện ra rằng khi các mảnh ty thể này đến não, nó khiến mô hình ruồi mà nhóm của Rajan làm việc với cảm giác đói hơn, đặc biệt là đối với thực phẩm có nhiều đường, thúc đẩy chu kỳ béo phì và gửi thêm vật chất. Có một mối tương quan đã biết giữa béo phì và một loạt các rối loạn thần kinh, bao gồm rối loạn giấc ngủ và suy giảm nhận thức, và nghiên cứu mới này hy vọng sẽ làm sáng tỏ những mối liên hệ này và có khả năng xác định mục tiêu cho các liệu pháp điều trị trong tương lai.
Làm việc với mô hình ruồi, Rajan và nhóm của cô nhằm mục đích xác định chính xác làm thế nào những mảnh ty thể này tiếp cận được các tế bào thần kinh trong não mà không bị suy thoái; điều gì xảy ra khi những mảnh ty thể của tế bào mỡ này tích hợp với ty thể của tế bào thần kinh, cụ thể là nó làm thay đổi hành vi của động vật như thế nào về giấc ngủ và ăn uống; và quá trình này có ảnh hưởng gì đến sức khỏe thần kinh nói chung. Nghiên cứu sẽ tận dụng các thao tác di truyền rất chính xác mà phòng thí nghiệm của Rajan vượt trội, liên quan đến những hiểu biết sâu sắc liên ngành do các thành viên trong nhóm phòng thí nghiệm cung cấp và sử dụng các buồng sinh lý côn trùng tiên tiến cho phép nhóm ghi lại hoạt động ăn uống và thay đổi hành vi ở mức độ mà các thế hệ trước không thể tiếp cận được. của các nhà nghiên cứu.
Humsa Venkatesh, Bằng tiến sĩ., Trợ lý Giáo sư về Thần kinh học, Bệnh viện Brigham và Phụ nữ & Trường Y Harvard, Boston, MA
Sinh học thần kinh của u thần kinh đệm: Tìm hiểu các mạch thần kinh ác tính hướng dẫn sự phát triển của khối u
Ung thư, bao gồm cả khối u não, thường được nghiên cứu ở cấp độ tế bào hoặc phân tử. Các nhà nghiên cứu đang giải quyết các câu hỏi như quần thể tế bào nào có liên quan, chúng biến đổi như thế nào và chúng ta có thể làm gì với những tế bào ác tính đó để khiến chúng ngừng tái tạo? Tiến sĩ Venkatesh quan tâm đến việc xem hệ thống thần kinh cũng tham gia như thế nào vào quá trình phát triển của bệnh ung thư và đã phát hiện ra rằng các tế bào thần kinh hình thành các kết nối khớp thần kinh với các tế bào ung thư.
Venkatesh và phòng thí nghiệm của cô đang nghiên cứu cả khối u não nguyên phát và thứ phát nhưng có bằng chứng cho thấy những phát hiện này áp dụng cho bệnh ung thư ở các bộ phận khác của cơ thể. Nhận thức sâu sắc rằng các khối u đang tương tác với các tế bào thần kinh chứ không chỉ giết chết các dây thần kinh như người ta từng nghĩ, đã mở ra nhiều khả năng. Những khối u ác tính này đang lấy tín hiệu từ hệ thống thần kinh nhằm truyền thông tin đến các tế bào khác và thay vào đó diễn giải lại chúng để hướng dẫn ung thư phát triển. Bây giờ các nhà nghiên cứu có thể khám phá cách khai thác hệ thống thần kinh để giúp điều trị hoặc kiểm soát căn bệnh ác tính này. Trong một bước phát triển thú vị, công việc trước đây của Venkatesh trong lĩnh vực này đã dẫn đến các thử nghiệm lâm sàng nhằm tái sử dụng các loại thuốc hiện có nhắm vào hệ thần kinh và áp dụng chúng vào điều trị ung thư.
Nghiên cứu mới này thậm chí còn đi sâu hơn vào việc tìm hiểu các cơ chế chi phối sự tiến triển của u thần kinh đệm do hoạt động của mạch thần kinh. Sử dụng các công nghệ khoa học thần kinh tiên tiến và các dòng tế bào có nguồn gốc từ bệnh nhân, Venkatesh sẽ có thể điều chỉnh và nghiên cứu mạng lưới thần kinh ác tính, bao gồm cả tế bào thần kinh và tế bào khối u, ảnh hưởng đến sự phát triển của ung thư. Hiểu được cơ chế phụ thuộc vào hoạt động này và cách nhắm mục tiêu vào nó mà không làm gián đoạn chức năng thần kinh khỏe mạnh có thể mở ra các lĩnh vực nghiên cứu ung thư mới và các cơ hội điều trị mới.
