I premi del National Institutes of Health sovvenzionano i professori MSU per la ricerca sulle malattie neurodegenerative

Una collaborazione di ricerca tra tre membri della facoltà della Montana State University ha recentemente ricevuto una sovvenzione per aiutare a finanziare il loro studio sulla connessione tra una rara malattia neurologica genetica e il metabolismo, il microbioma intestinale umano e la degenerazione del sistema nervoso. Il lavoro potrebbe favorire la comprensione di ciò che causa le malattie neurodegenerative più comuni e alla fine aprire la strada a terapie per curarle.

Il National Institutes of Health ha assegnato $ 2,9 milioni ai professori MSU Frances Lefcort, Seth Walk e Valerie Copié per la loro ricerca sulla disautonomia familiare, una malattia che attacca e devasta il sistema nervoso. La borsa di studio quinquennale finanzierà la loro ricerca e la formazione degli studenti, compresi i numerosi studenti universitari e due studenti laureati che stanno attualmente contribuendo con la ricerca al progetto.

Il laboratorio di Lefcort ha studiato la disautonomia familiare, una malattia che corre nella sua famiglia, per otto anni. Ha spiegato che la malattia inizia in utero, dove parti del sistema nervoso non si sviluppano correttamente. Cresce progressivamente peggio nel corso degli anni man mano che le cellule nervose muoiono.

Sebbene raro, è stata identificata la mutazione genetica che causa la disautonomia familiare, che lo rende un modello utile per la ricerca su altre malattie neurodegenerative, come Alzheimer e Parkinson, disse Leftcort, che è il Professore distinto in Lettere e Scienze presso il Dipartimento di Biologia Cellulare e Neuroscienze della MSU.

Ha detto che un problema comune tra le persone con disautonomia familiare è che sono molto magre e hanno difficoltà a ingrassare, che suggerirebbe un problema metabolico. Un altro è che il tratto gastrointestinale non funziona normalmente, che porta alla diarrea, stipsi, reflusso esofageo o altri problemi gastrointestinali.

Lefcort ha cercato esperti in entrambe queste aree di ricerca tra i suoi colleghi della MSU:l'esperienza di Walk è nei microbiomi intestinali, e Copié studia il metabolismo. Ha appreso che il sistema nervoso è strettamente coinvolto con il microbioma intestinale umano ed è influenzato dal metabolismo.

"Ci sono più di 100 milioni di neuroni solo nel tuo intestino, ed è risaputo che c'è un'ampia comunicazione tra il cervello e l'intestino attraverso l'asse intestino-cervello, "Ha detto Lefcort.

Rendendosi conto della probabile connessione tra la loro ricerca, il trio interdisciplinare ha collaborato per studiare ulteriormente i ruoli del microbioma intestinale, sistema nervoso e metabolismo (detto anche "metaboloma") nella disautonomia familiare. Usando l'allevamento speciale di Walk, topi di laboratorio privi di germi come modelli, gli scienziati sperano di manipolare selettivamente "ogni gamba del triangolo per determinare come questi sistemi si influenzano a vicenda e contribuiscono alla malattia neurodegenerativa, "Ha detto Lefcort.

"Nulla di simile è mai stato fatto in questa malattia, e sta solo iniziando a essere fatto in malattie importanti come l'Alzheimer e il Parkinson, " ha detto Lefcort. " Riteniamo che il lavoro di questa sovvenzione non solo informerà la nostra comprensione della disautonomia familiare, ma forniscono anche un ottimo modello per comprendere come il microbioma intestinale, il metaboloma e il sistema nervoso interagiscono in queste principali malattie neurogenerative".

Il trio ha già raccolto dati preliminari promettenti attraverso una collaborazione con il Dysautonomia Center della New York University, che vede tutti i pazienti nordamericani con disautonomia familiare.

"Ci hanno inviato campioni di feci e sangue dai loro pazienti e dai loro parenti, e abbiamo già dimostrato che il microbioma di quei pazienti è significativamente diverso da quello dei loro parenti, " Ha detto Lefcort. "Abbiamo buoni dati che suggeriscono che abbiamo qualcosa qui, e ora utilizzando i nostri modelli di mouse, possiamo davvero separare la causalità - c'è un problema metabolico che sta interessando il microbioma, e/o è il microbioma che altera il metabolismo e contribuisce alla neurodegenerazione?"

Lefcort analizzerà il sistema nervoso nei tratti gastrointestinali dei topi di laboratorio, cercare risposte a domande come se alterare il metabolismo o il microbioma aiuti a prevenire la neurodegenerazione.

Walk dirigerà gli aspetti del progetto incentrati sul microbioma, che includerà un'indagine dettagliata sui batteri che vivono nell'intestino di pazienti affetti da malattie neurodegenerative. Condurrà anche una ricerca incentrata sul microbioma e se i batteri nell'intestino producono composti che stimolano la crescita o la morte dei neuroni. Lo farà utilizzando un sequenziamento del DNA all'avanguardia accoppiato a topi privi di germi e gnotobiotici.

"I topi privi di germi sono completamente sterili e non hanno microrganismi che vivono al loro interno o su di loro. Questi animali ci aiutano a capire quali aspetti della nostra 'salute' mancano quando i microbi non sono in giro, " disse Cammina, un professore associato nel Dipartimento di Microbiologia e Immunologia della MSU presso il College of Agriculture e il College of Letters and Science. "I topi gnotobiotici hanno un microbioma definito, per cui possiamo scoprire i benefici specifici di una particolare comunità microbica".

Copia, professore nel Dipartimento di Chimica e Biochimica della MSU e direttore del Centro di risonanza magnetica nucleare, guiderà lo sforzo per identificare i processi metabolici che sono alterati dalla disautonomia familiare e come tali menomazioni nella produzione di energia influenzano l'asse intestino-cervello e contribuiscono alla neurodegenerazione.

"Il nostro laboratorio sarà responsabile di intraprendere la profilazione globale e la caratterizzazione dei metaboliti di piccole molecole presenti nelle feci e nei campioni di siero di pazienti con disautonomia familiare e modelli animali, "Copié ha detto. "Questi studi integreranno la spettroscopia magnetica nucleare e le tecniche di spettrometria di massa per identificare i cambiamenti metabolici che avvengono nella disautonomia familiare. Il nostro obiettivo è esplorare se possiamo correggere i deficit metabolici osservati nella disautonomia familiare attraverso l'intervento del microbioma e se il ripristino di metabolomi sani può aiutare o rallentare la neurodegenerazione o aiutare a ripristinare la salute neuronale".

I dati metabolici ad alta risoluzione generati dal Centro NMR contribuiranno al campo della ricerca biomedica e "ci aiuteranno a capire meglio come il metaboloma, il microbioma e i circuiti neuronali interagiscono tra loro e possono portare a neurodegenerazione irreversibile se alterati, " ha detto Copie.

"È chiaro che i fattori scatenanti sono diversi per il Parkinson, Alzheimer e SLA, ma tutti convergono su percorsi comuni a valle, " Lefcort ha detto. "Abbiamo dimostrato che la disautonomia familiare converge sugli stessi percorsi. Ora, stiamo cercando di capire se possiamo intervenire su questi punti comuni.

"Qualunque cosa scopriamo qui sarà applicabile ai principali disturbi neurodegenerativi, " lei disse.

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