National Institutes of Health utdelar bidrag till MSU -professorer för forskning om neurodegenerativ sjukdom

Ett forskningssamarbete mellan tre Montana State University -fakultetsmedlemmar fick nyligen bidrag för att finansiera sin studie om sambandet mellan en sällsynt genetisk neurologisk sjukdom och metabolism, människans tarmmikrobiom och degeneration av nervsystemet. Arbetet kan främja förståelsen av vad som orsakar vanligare neurodegenerativa sjukdomar och så småningom bana väg för terapier för att behandla dem.

National Institutes of Health tilldelade MSU -professorer Frances Lefcort 2,9 miljoner dollar, Seth Walk och Valerie Copié för sin forskning om familiell dysautonomi, en sjukdom som angriper och förstör nervsystemet. Det femåriga bidraget ska finansiera deras forskning och studentutbildning, inklusive de flera studenter och två doktorander som för närvarande bidrar med forskning till projektet.

Lefcorts laboratorium har undersökt Familial dysautonomia, en sjukdom som går i hennes familj, i åtta år. Hon förklarade att sjukdomen börjar i livmodern, där delar av nervsystemet inte utvecklas ordentligt. Det blir gradvis värre med åren när nervceller dör.

Även om det är sällsynt, den genetiska mutationen som orsakar familiell dysautonomi har identifierats, vilket gör den till en användbar modell för forskning om andra neurodegenerativa sjukdomar, som Alzheimers och Parkinsons, sa Lefcort, som är Letter and Science Distinguished Professor vid MSU:s institution för cellbiologi och neurovetenskap.

Hon sa att ett vanligt problem bland personer med familiell dysautonomi är att de är mycket tunna och har svårt att gå upp i vikt, vilket skulle föreslå ett metaboliskt problem. En annan är att mag -tarmkanalen inte fungerar normalt, vilket leder till diarré, förstoppning, esofageal reflux eller andra gastrointestinala problem.

Lefcort sökte experter inom båda dessa forskningsområden bland sina MSU -kollegor:Walk's expertis är i tarmmikrobiomer, och Copié studerar ämnesomsättningen. Hon fick reda på att nervsystemet är nära involverat i människans tarmmikrobiom och påverkas av metabolism.

"Det finns mer än 100 miljoner neuroner bara i din tarm, och det är välkänt att det finns omfattande kommunikation mellan hjärnan och tarmen genom tarm-hjärnaxeln, Sa Lefcort.

Inse det troliga sambandet mellan deras forskning, den tvärvetenskapliga trion samarbetade för att ytterligare studera tarmmikrobiomets roller, nervsystemet och metabolism (även kallad "metabolom") vid familiell dysautonomi. Med Walk's specialuppfödda, bakteriefria laboratoriemöss som modeller, forskarna hoppas att selektivt manipulera "varje ben i triangeln för att avgöra hur dessa system påverkar varandra och bidrar till neurodegenerativ sjukdom, Sa Lefcort.

"Inget liknande har någonsin gjorts i denna sjukdom, och det börjar bara göras vid större sjukdomar som Alzheimers och Parkinsons, "Lefcort sa." Vi anser att arbete från detta bidrag inte bara kommer att informera vår förståelse av familiell dysautonomi, men ger också en bra modell för att förstå hur tarmmikrobiomet, metabolom och nervsystem interagerar i dessa stora neurogenerativa sjukdomar. "

Trion har redan samlat lovande preliminära data genom ett samarbete med New York Universitys Dysautonomia Center, som ser alla nordamerikanska patienter med familiell dysautonomi.

"De har skickat till oss avföring och blodprov från sina patienter och deras patienters anhöriga, och vi har redan visat att mikrobiomen hos dessa patienter skiljer sig väsentligt från deras anhöriga, "Lefcort sa." Vi har bra data som tyder på att vi har något här, och använder nu våra musmodeller, vi kan verkligen reta isär kausaliteten - finns det ett metaboliskt problem som påverkar mikrobiomet, och/eller är det mikrobiomet som förändrar ämnesomsättningen och bidrar till neurodegenerationen? "

Lefcort kommer att analysera nervsystemet i mag -tarmkanalen hos laboratoriemöss, söka svar på frågor som om förändring av ämnesomsättningen eller mikrobiomet hjälper till att förhindra neurodegeneration.

Walk kommer att styra de mikrobiomfokuserade aspekterna av projektet, som kommer att omfatta en detaljerad undersökning av bakterier som lever i tarmarna hos patienter som har neurodegenerativ sjukdom. Han kommer också att leda forskning fokuserad på mikrobiomet och om bakterier i tarmen producerar föreningar som får neuroner att växa eller dö. Han kommer att göra detta med avancerad DNA-sekvensering i kombination med bakteriefria och gnotobiotiska möss.

"Germfria möss är helt sterila och har inga mikroorganismer som lever inuti eller på dem. Dessa djur hjälper oss att förstå vilka aspekter av vår" hälsa "som saknas när mikrober inte finns, sa Walk, docent vid MSU:s institution för mikrobiologi och immunologi vid College of Agriculture och College of Letters and Science. "Gnotobiotiska möss har ett definierat mikrobiom, varigenom vi kan upptäcka de specifika fördelarna med ett visst mikrobiellt samhälle. "

Copié, professor i MSU:s avdelning för kemi och biokemi och chef för Nuclear Magnetic Resonance Center, kommer att leda ansträngningen att identifiera de metaboliska processer som försämras av familiell dysautonomi och hur dessa försämringar i energiproduktionen påverkar tarm-hjärnans axel och bidrar till neurodegeneration.

"Vårt labb kommer att ansvara för den globala profileringen och karaktäriseringen av små molekylmetaboliter som finns i avförings- och serumprover av Familial dysautonomia -patienter och djurmodeller, "Copié sa." Dessa studier kommer att integrera nukleär magnetisk spektroskopi och masspektrometri för att identifiera de metaboliska förändringar som sker i Familial dysautonomia. Vårt mål är att undersöka om vi kan åtgärda de metaboliska underskotten som observerats i familiell dysautonomi via mikrobiomintervention och om återställning av friska metabolomer kan hjälpa eller antingen bromsa neurodegeneration eller hjälpa till att återställa neuronal hälsa. "

De högupplösta metaboliska data som genereras av NMR-centret kommer att bidra till biomedicinsk forskning och "kommer att hjälpa oss att bättre förstå hur metabolomen, mikrobiom och neuronala kretsar interagerar tillsammans och kan leda till irreversibel neurodegeneration när den är nedsatt, "Sa Copié.

"Det är klart att utlösarna är olika för Parkinsons, Alzheimers och ALS, men de konvergerar alla på gemensamma nedströmsvägar, "Lefcort sa." Vi har visat att Familial dysautonomia konvergerar på samma vägar. Nu, Vi försöker ta reda på om vi kan ingripa på dessa gemensamma punkter.

"Vad vi än upptäcker här kommer att vara tillämpligt på de större neurodegenerativa störningarna, " Hon sa.

• DFG etablerar tio nya samarbetsforskningscenter för att stödja forskning på toppnivå i Tyskland
• Studien ger ny förståelse för rotavirusinfektioner hos nyfödda