National Institutes of Health tildeler stipend til MSU -professorer for forskning på nevrodegenerativ sykdom

Et forskningssamarbeid mellom tre Montana State University -fakultetsmedlemmer mottok nylig et stipend for å finansiere studien om sammenhengen mellom en sjelden genetisk nevrologisk sykdom og metabolisme, menneskelig tarmmikrobiom og degenerasjon av nervesystemet. Arbeidet kan fremme forståelsen av hva som forårsaker mer vanlige nevrodegenerative sykdommer og til slutt bane vei for terapi for å behandle dem.

National Institutes of Health tildelte $ 2,9 millioner dollar til MSU -professorene Frances Lefcort, Seth Walk og Valerie Copié for deres forskning på familiell dysautonomi, en sykdom som angriper og ødelegger nervesystemet. Det femårige tilskuddet skal finansiere forskning og studentutdanning, inkludert de flere studenter og to doktorgradsstudenter som for tiden bidrar med forskning til prosjektet.

Lefcorts laboratorium har forsket på Familial dysautonomia, en sykdom som kjører i familien hennes, i åtte år. Hun forklarte at sykdommen begynner i livmoren, der deler av nervesystemet ikke utvikler seg ordentlig. Det blir gradvis verre med årene etter hvert som nerveceller dør.

Selv om det er sjeldent, den genetiske mutasjonen som forårsaker familiær dysautonomi er identifisert, som gjør den til en nyttig modell for forskning på andre nevrodegenerative sykdommer, som Alzheimers og Parkinsons, sa Lefcort, som er Letters and Science Distinguished Professor ved MSUs avdeling for cellebiologi og nevrovitenskap.

Hun sa at et vanlig problem blant mennesker med familiær dysautonomi er at de er veldig tynne og har problemer med å gå opp i vekt, noe som antyder et metabolsk problem. En annen er at mage -tarmkanalen ikke fungerer normalt, som fører til diaré, forstoppelse, esophageal reflux eller andre gastrointestinale problemer.

Lefcort oppsøkte eksperter på begge forskningsområdene blant sine MSU -kolleger:Walk har ekspertise innen tarmmikrobiomer, og Copié studerer metabolisme. Hun lærte at nervesystemet er nært involvert i det menneskelige tarmmikrobiomet og påvirkes av metabolisme.

"Det er mer enn 100 millioner nevroner bare i tarmen din, og det er velkjent at det er omfattende kommunikasjon mellom hjernen og tarmen gjennom tarm-hjerne-aksen, "Sa Lefcort.

Når de innser den sannsynlige forbindelsen mellom forskningen, den tverrfaglige trioen samarbeidet for å studere rollene til tarmmikrobiomet ytterligere, nervesystem og metabolisme (også kalt "metabolome") i Familial dysautonomia. Ved å bruke Walks spesialavlede, bakteriefrie laboratoriemus som modeller, forskerne håper å selektivt manipulere "hvert ben i trekanten for å bestemme hvordan disse systemene påvirker hverandre og bidrar til nevrodegenerativ sykdom, "Sa Lefcort.

"Ingenting som dette har noen gang blitt gjort i denne sykdommen, og det begynner bare å bli gjort ved store sykdommer som Alzheimers og Parkinsons, "Lefcort sa." Vi føler at arbeidet med dette tilskuddet ikke bare vil informere vår forståelse av familiell dysautonomi, men også gi en god modell for å forstå hvordan tarmmikrobiomet, metabolom og nervesystem interagerer i disse store nevrogenerative sykdommene. "

Trioen har allerede samlet lovende foreløpige data gjennom et samarbeid med New York Universitys Dysautonomia Center, som ser alle nordamerikanske pasienter med familiell dysautonomi.

"De har sendt oss avføring og blodprøver fra pasientene og pasientenes pårørende. og vi har allerede vist at mikrobiomet til disse pasientene er vesentlig forskjellig fra slektningene deres, "Lefcort sa." Vi har gode data som tyder på at vi har noe her, og bruker nå våre musemodeller, vi kan virkelig plage kausaliteten - er det et metabolsk problem som påvirker mikrobiomet, og/eller er det mikrobiomet som endrer metabolismen og bidrar til nevrodegenerasjonen? "

Lefcort vil analysere nervesystemet i mage -tarmkanalen til laboratoriemusene, søker svar på spørsmål som om endring av stoffskiftet eller mikrobiomet bidrar til å forhindre nevrodegenerasjon.

Walk vil lede de mikrobiomfokuserte aspektene av prosjektet, som vil omfatte en detaljert undersøkelse av bakterier som lever i tarmen til pasienter som har nevrodegenerativ sykdom. Han vil også lede forskning fokusert på mikrobiomet og om bakterier i tarmen produserer forbindelser som får nevroner til å vokse eller dø. Han vil gjøre dette ved å bruke banebrytende DNA-sekvensering kombinert med bakteriefri og gnotobiotiske mus.

"Kimfrie mus er helt sterile og har ingen mikroorganismer som lever inne i dem eller på dem. Disse dyrene hjelper oss å forstå hvilke aspekter av vår" helse "som mangler når mikrober ikke er i nærheten, "sa Walk, lektor ved MSUs institutt for mikrobiologi og immunologi ved College of Agriculture og College of Letters and Science. "Gnotobiotiske mus har et definert mikrobiom, hvorved vi kan oppdage de spesifikke fordelene ved et bestemt mikrobielt samfunn. "

Kopi, professor ved MSUs avdeling for kjemi og biokjemi og direktør for Nuclear Magnetic Resonance Center, vil lede arbeidet med å identifisere de metabolske prosessene som er svekket av familiell dysautonomi og hvordan disse svekkelsene i energiproduksjon påvirker tarm-hjerne-aksen og bidrar til nevrodegenerasjon.

"Laboratoriet vårt vil være ansvarlig for global profilering og karakterisering av små molekylmetabolitter som finnes i avføring og serumprøver av pasienter med familiedysautonomi og dyremodeller, "Copié sa." Disse studiene vil integrere kjernemagnetisk spektroskopi og massespektrometri teknikker for å identifisere de metabolske endringene som finner sted i Familial dysautonomia. Målet vårt er å undersøke om vi kan rette opp de metabolske underskuddene som observeres i familiell dysautonomi via mikrobiomintervensjon, og om gjenoppretting av sunne metabolomer kan hjelpe eller bremse nevrodegenerasjon eller gjenopprette nevronhelsen. "

De metabolske dataene med høy oppløsning generert av NMR-senteret vil bidra til feltet biomedisinsk forskning og "vil hjelpe oss å bedre forstå hvordan metabolomet, mikrobiom og neuronale kretser samhandler sammen og kan føre til irreversibel nevrodegenerasjon når den er svekket, "Sa Copié.

"Det er klart at utløserne er forskjellige for Parkinsons, Alzheimers og ALS, men de konvergerer alle på vanlige nedstrømsveier, "Lefcort sa." Vi har vist at familiær dysautonomi konvergerer på de samme veiene. Nå, Vi prøver å finne ut om vi kan gripe inn på disse felles punktene.

"Uansett hva vi oppdager her, kommer det til å gjelde for de store nevrodegenerative lidelsene, " hun sa.

• DFG etablerer 10 nye kollaborative forskningssentre for å støtte forskning på toppnivå i Tyskland
• Studien gir ny forståelse av rotavirusinfeksjoner hos nyfødte