National Institutes of Health tildeler tilskud til MSU -professorer til forskning i neurodegenerativ sygdom

Et forskningssamarbejde mellem tre Montana State University -fakultetsmedlemmer modtog for nylig et tilskud til at hjælpe med at finansiere deres undersøgelse af sammenhængen mellem en sjælden genetisk neurologisk sygdom og metabolisme, den menneskelige tarmmikrobiom og degeneration af nervesystemet. Arbejdet kunne fremme forståelsen af, hvad der forårsager mere almindelige neurodegenerative sygdomme og i sidste ende bane vejen for terapeutiske midler til at behandle dem.

National Institutes of Health tildelte $ 2,9 millioner til MSU -professorer Frances Lefcort, Seth Walk og Valerie Copié for deres forskning i familiel dysautonomi, en sygdom, der angriber og ødelægger nervesystemet. Det femårige tilskud finansierer deres forskning og studenteruddannelse, herunder de flere kandidater og to kandidatstuderende, der i øjeblikket bidrager med forskning til projektet.

Lefcorts laboratorium har undersøgt familiel dysautonomi, en sygdom, der kører i hendes familie, i otte år. Hun forklarede, at sygdommen begynder i livmoderen, hvor dele af nervesystemet ikke udvikler sig ordentligt. Det vokser gradvist værre med årene, da nerveceller dør.

Selvom det er sjældent, den genetiske mutation, der forårsager familiær dysautonomi, er blevet identificeret, hvilket gør den til en nyttig model til forskning i andre neurodegenerative sygdomme, såsom Alzheimers og Parkinsons, sagde Lefcort, hvem er den bogstaver og videnskab, der er fremtrædende professor i MSU's afdeling for cellebiologi og neurovidenskab.

Hun sagde, at et almindeligt problem blandt mennesker med familiedysautonomi er, at de er meget tynde og har svært ved at tage på, hvilket tyder på et metabolisk problem. En anden er, at mave -tarmkanalen ikke fungerer normalt, hvilket fører til diarré, forstoppelse, esophageal reflux eller andre gastrointestinale problemer.

Lefcort opsøgte eksperter inden for begge disse forskningsområder blandt sine MSU -kolleger:Walk's ekspertise er i tarmmikrobiomer, og Copié studerer stofskifte. Hun lærte, at nervesystemet er tæt involveret i det menneskelige tarmmikrobiom og påvirkes af stofskifte.

"Der er mere end 100 millioner neuroner bare i din tarm, og det er velkendt, at der er omfattende kommunikation mellem hjernen og tarmen gennem tarm-hjerne-aksen, "Sagde Lefcort.

I erkendelse af den sandsynlige forbindelse mellem deres forskning, den tværfaglige trio samarbejdede for yderligere at studere tarmmikrobiomets roller, nervesystem og stofskifte (også kaldet "metabolom") i Familial dysautonomia. Ved hjælp af Walk's specialavlede, bakteriefri laboratoriemus som modeller, forskerne håber på selektivt at manipulere "hvert ben i trekanten for at bestemme, hvordan disse systemer påvirker hinanden og bidrager til neurodegenerativ sygdom, "Sagde Lefcort.

"Der er aldrig gjort noget lignende ved denne sygdom, og det begynder kun at blive gjort ved større sygdomme som Alzheimers og Parkinsons, "Lefcort sagde." Vi føler, at arbejde fra dette tilskud ikke kun vil informere vores forståelse af familiel dysautonomi, men også give en god model til at forstå, hvordan tarmmikrobiomet, metabolom og nervesystem interagerer i disse store neurogenerative sygdomme. "

Trioen har allerede indsamlet lovende foreløbige data gennem et samarbejde med New York Universitys Dysautonomia Center, som ser alle nordamerikanske patienter med Familial dysautonomia.

"De har sendt os afføring og blodprøver fra deres patienter og deres patienters pårørende, og vi har allerede vist, at mikrobiomet for disse patienter er væsentligt forskelligt fra deres pårørende, "Lefcort sagde." Vi har gode data, der tyder på, at vi har noget her, og bruger nu vores musemodeller, vi kan virkelig drille kausaliteten fra hinanden - er der et metabolisk problem, der påvirker mikrobiomet, og/eller er det mikrobiomet, der ændrer stofskiftet og bidrager til neurodegenerationen? "

Lefcort vil analysere nervesystemet i mavetarmkanalen i laboratoriemusene, søger svar på spørgsmål som om ændring af stofskiftet eller mikrobiomet hjælper med at forhindre neurodegeneration.

Walk vil lede de mikrobiomfokuserede aspekter af projektet, som vil omfatte en detaljeret undersøgelse af bakterier, der lever i tarmene hos patienter, der har neurodegenerativ sygdom. Han vil også lede forskning med fokus på mikrobiomet og om bakterier i tarmen producerer forbindelser, der får neuroner til at vokse eller dø. Han vil gøre dette ved hjælp af banebrydende DNA-sekventering kombineret med bakteriefri og gnotobiotiske mus.

"Kimfrie mus er fuldstændig sterile og har ingen mikroorganismer, der lever indeni eller på dem. Disse dyr hjælper os med at forstå, hvilke aspekter af vores 'sundhed' der mangler, når mikrober ikke er i nærheden, "sagde Walk, en lektor i MSU's afdeling for mikrobiologi og immunologi i Landbrugsskolen og College of Letters and Science. "Gnotobiotiske mus har et defineret mikrobiom, hvorved vi kan opdage de specifikke fordele ved et bestemt mikrobielt samfund. "

Kopi, professor i MSU's afdeling for kemi og biokemi og direktør for Nuclear Magnetic Resonance Center, vil lede bestræbelserne på at identificere de metaboliske processer, der er nedsat af familiedysautonomi, og hvordan disse svækkelser i energiproduktionen påvirker tarm-hjerne-aksen og bidrager til neurodegeneration.

"Vores laboratorium er ansvarligt for den globale profilering og karakterisering af små molekylmetabolitter, der findes i afføring og serumprøver af familiedysautonomipatienter og dyremodeller, "Copié sagde." Disse undersøgelser vil integrere nuklear magnetisk spektroskopi og massespektrometri teknikker til at identificere de metaboliske ændringer, der finder sted i familiel dysautonomi. Vores mål er at undersøge, om vi kan afhjælpe de metaboliske underskud, der observeres i familiedysautonomi via mikrobiomintervention, og om genoprettelse af sunde metabolomer kan hjælpe eller enten bremse neurodegeneration eller hjælpe med at genoprette neuronal sundhed. "

De metabolske data i høj opløsning genereret af NMR-centret vil bidrage til biomedicinsk forskning og "vil hjælpe os med bedre at forstå, hvordan metabolomet, mikrobiom og neuronalt kredsløb interagerer sammen og kan føre til irreversibel neurodegeneration, når det er nedsat, "Sagde Copié.

"Det er klart, at udløserne er forskellige for Parkinsons, Alzheimers og ALS, men de konvergerer alle på fælles nedstrømsveje, "Lefcort sagde." Vi har vist, at Familial dysautonomia konvergerer på de samme veje. Nu, vi forsøger at finde ud af, om vi kan gribe ind på disse fælles punkter.

"Uanset hvad vi opdager her, vil det være gældende for de større neurodegenerative lidelser, " hun sagde.

• DFG etablerer 10 nye kollaborative forskningscentre til støtte for forskning på topniveau i Tyskland
• Undersøgelse giver ny forståelse af rotavirusinfektioner hos nyfødte